Nicklas Blomquist, doktorand vid Mittuniversitetet i Sundsvall och hans forskarkollegor utvecklar framtidens batterier, som kombinerar superkondensatorn med litiumjonbatteriet, skriver tidskriften Naturvetaren.
Målet är ett hållbart och kraftfullt batteri som använder sig av gröna material och är helt återvinningsbar. Dessutom ska batteriet helst laddas upp med förnybar el.
– I en superkondensator separerar man laddningarna, de positiva på ena sidan och de negativa på den andra. För det behöver man två elektroder och en separator med elektrolyt i mitten. När man laddar upp rör sig de positiva laddningarna mot den negativa elektroden och tvärtom. När man sedan kopplar på det som ska drivas av elektricitet jämnar laddningarna ut sig och hamnar i ett normaltillstånd, förklarar Blomquist för Naturvetaren.
Enligt Blomquist är det viktigt att både upp- och urladdningen sker fort, och därför ämnar sig superkondensatorn bäst för snabba och effektkrävande processer.
– I en bil skulle man kunna lagra energin från en bromsning i en superkondensator och sedan använda den lagrade energin när man accelererar igen, påpekar Nicklas Blomquist.
Det finns redan kommersiella superkondensatorer men dessa är dyra i framställningen och kräver mycket resurser som är farliga eller sällsynta och dessutom kvävs en energiintensiv produktionsprocess.
– Vi vill istället bara använda gröna material som lätt kan återvinnas. I princip ska man kunna slänga superkondensatorn när den har gjort sitt jobb.
För att kunna uppnå det använder Nicklas Blomquist grafit som han krossar till tunna grafenflagor. Sedan provar han olika blandningar av grafit och grafen som stryks i tunna lager på ett papper, som ska utgöra ytan som för energilagringen i superkondensatorn.
Detta metalliska papper kan skrynklas ihop utan att förlora sin ledningsförmåga. Följaktligen omvandlas pappret till en superkondensator som lagrar mer energi under längre tid.
Både grafit och grafen består av långa kolkedjor och är biologisk nedbrytbara.
– Vi kan uppnå en energilagringskapacitet på 50 - 60 procent jämfört med de superkondensatorer som man nu kan köpa kommersiellt. Men då ska man tänka på att materialet är 90 procent billigare, påpekar han.
Målet är att uppnå samma prestanda som de kommersiella produkterna och då är det viktigt att uppnå en stor yta. Blandningen av grafit och grafen, samt storleken på grafenflagorna spelar en avgörande roll.
– Beroende på blandningen får vi olika mycket yta och olika stora porer. Vi vill ha så små porer som möjligt, då ökar också ytan.
I prototypen som Nicklas Blomquist arbetar med ger varje enskild superkondensator en spänning på en volt. Genom att koppla och stapla flera tunna superkondensatorer på varandra kan man uppnå större effekter.
Källa: Naturvetaren