Svenskt papper lagrar el

2015-12-03 12:53 Charlotta von Schultz  

Superkondensatorer och batterier i papper. Det är målet för en forskargrupp från Linköping som tar fyra världsrekord med ett helt nytt material.

Den svarta plattan känns som plastigt papper, är någon tiondels millimeter tjock, kan vikas - och lagra lika mycket elektrisk laddning som superkondensatorer på marknaden. Att ladda materialet tar ett par sekunder, och kan göras upp till hundratals gånger.

Så beskriver en grupp forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet, Campus Norrköping, ett nytt material av nanocellulosa och ledande polymer. I en vetenskaplig artikel i Advanced Science beskriver de sitt "power paper" som tar fyra världsrekord:

  • Högsta laddning och kapacitans i organisk elektronik, 1 C och 2 F.
  • Högsta uppmätta ström i en organisk ledare, 1 A.
  • Högsta förmåga att samtidigt leda både joner och elektroner.
  • Högsta transkonduktans (förändring av strömstyrkan beroende på den elektriska spänningen) i en transistor, 1 S.

Xavier Crispin är professor i organisk elektronik och en av författarna till artikeln. Han berättar att tunna filmer som fungerar som kondensatorer har funnits tidigare.

- Det nya är att vi har lyckats tillverka materialet i tre dimensioner och skapa tjocka plattor. Tjockleken förklarar de goda elektriska egenskaperna, säger Xavier Crispin.

Materialet tillverkas av nanocellulosa med fibrer så tunna som 20 nm i diameter. Fibrerna läggs i en vattenlösning, och en elektriskt ledande polymer (PEDOT:PSS) tillförs. Då lägger sig polymeren som en tunn film runt fibrerna, och det är den polymerfilmen som leder elektroner så effektivt. Samtidigt bildas små hålrum bland fibrerna innanför filmen, och i dessa hålrum finns vätskan kvar. Vätskan fungerar som elektrolyt, vilket förklarar den goda ledningsförmågan för joner. Sedan måste energipappret avvattnas och torkas innan det kan användas, på samma vis som när pappersmassa torkas till papper.

Forskarna ser tre tänkbara användningsområden: superkondensatorer, högeffektstransistorer och i som bärare i batterielektroder tillsammans med andra material.

- Batterier är den tillämpning vi går vidare med nu, säger Xavier Crispin.

En av utmaningarna är att skala upp tillverkningen till industriell skala. Forskarna har tillsammans med KTH, Acreo och Innventia fått 34 miljoner från Stiftelsen för strategisk forskning för att utveckla en pappersmaskin för energipappret.

Bland medförfattarna till artikeln i Advanced Science finns även forskare vid KTH, Innventia, Danmarks tekniska universitet och University of Kentucky. Projektet Power papers har sedan 2012 fått finansiering från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.

 

Prenumerera på Ny Tekniks kostnadsfria nyhetsbrev!

Charlotta von Schultz

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt