91ÊÓÆ”

18 november 2021

En säker, billig och hållbar teknik för energilagning har tagits fram vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet. Två genombrott har lagt grunden: elektroder i trämaterial tillverkade på rulle samt en ny vattenbaserad elektrolyt.

Professor Xavier Crispin och forskningsingenjörerna Ujwala Ail och Ziyauddin Khan, vid pressen för knappcellsbatterier, Laboratoriet för organisk elektronik.
Professor Xavier Crispin och forskningsingenjörerna Ujwala Ail och Ziyauddin Khan, vid pressen för knappcellsbatterier, Laboratoriet för organisk elektronik. Fotograf: Thor Balkhed
Tekniken är patenterad och ska nu tillverkas av avknoppningsföretaget Ligna Energy AB i Norrköping, som också fick ta emot pris för tekniken som bästa ”Startup for Climate”, Icke inkapslade tryckta batterier med tvĂ„ celler, designad i samarbete med företaget Ligna Energy.Icke inkapslade tryckta batterier med två celler, designad i samarbete med företaget Ligna Energy. Foto Thor Balkhedunder det nyligen avslutade COP26-mötet i Glasgow. Resultatet är också publicerat i den vetenskapliga tidskriften Advanced Energy and Sustainability Research.

Allt större andel förnybara energikällor tillsammans med det starkt ökande behovet av el i samhället leder till stora utmaningar när de gäller att balansera effekter i näten. El förbrukas i princip i samma stund som den produceras och det finns i dag små möjligheter att lagra stora mängder el. Detta är ett problem främst den kalla tiden på året då elbehovet är som störst. Obalans i nätet leder till svåra strömavbrott.

Högt effektinnehåll

Professor Xavier Crispin och hans kollegor vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet, har nu tagit fram ett koncept för storskalig energilagring som är säker, billig och hållbar. Det möjliga effektuttaget är så högt att tekniken fungerar för att hålla uppe effektbalansen i elnätet.

– Våra resultat öppnar för säkra, miljömässigt hållbara organiska energilager med högt effektinnehåll, 5 kW/kg, där elektroderna är tillverkade av trämaterial i tryckpress. Energitätheten behöver vi dock förbättra, just nu är våra I Laboratoriet för organisk elektronik tillverkas knappcellsbatterier i den nya sĂ€kra och hĂ„llbara tekniken, som bevis för att tekniken fungerar.I Laboratoriet för organisk elektronik tillverkas knappcellsbatterier i den nya säkra och hållbara tekniken, som bevis för att tekniken fungerar. Foto Thor Balkhedorganiska batterier bättre än vanliga superkondensatorer, ungefär som blybatterier, men sämre än Li-jon, säger Xavier Crispin.
Tidigare försök att ta fram ett hållbart system för energilagring, baserat på billiga organiska och vattenbaserade elektrolyter och kolbaserade elektroder har alla brottats med att systemen laddar ut sig själva på mindre än ett dygn.

Billiga och ofarliga material

Två genombrott ligger nu bakom de goda resultaten: en ny typ av vattenbaserad elektrolyt samt elektroder i lignin - en lätt tillgänglig och billig biprodukt från framställning av pappersmassa. Forskarna har tagit fram en polyelektrolyt som består av en hög koncentrerad polymer, kaliumpolyakrylat, i vatten samt biopolymerlignin och polyimid blandat med elektriskt ledande kol som positiv respektive negativ elektrod.

Världsrekord

– Spänningsfallet, det vill säga självurladdningen, är mindre än 0,5 V på 100 timmar, vilket är världsrekord för energilagring med organiska elektroder i vattenbaserad elektrolyt, säger Xavier Crispin.

Det är billiga material det handlar om, varken lignin, kol eller polyelektrolyten kostar över 1 USD/kg. Det är lätt tillgängliga och icke brandfarliga material och tekniken kan dessutom skalas upp till stora batterier, tillsammans gör det att tekniken är en hållbar lösning för storskalig och säker energilagring.

Forskningen är till största delen finansierad av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse samt via den svenska regeringens strategiska satsning på Avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.

, Ziyauddin Khan, Ujwala Ail, Fatima Nadia Ajjan, Jaywant Phopase, Zia Ullah Khan, Nara Kim, Jakob Nilsson, Olle Inganäs, Magnus Berggren, Xavier Crispin, Advanced Energy and Sustainability Research 2021. DOI: 10.1002/aesr.202100165

HĂ€r visas elektrolyten i form av en gel medan det svarta underlaget Ă€r ligninelektroderna som belagts pĂ„ en tunn metallfilm. Här visas elektrolyten i form av en gel medan det svarta underlaget är ligninelektroderna som belagts på en tunn metallfilm. Foto Thor Balkhed

Kontakt

Relaterat innehåll

Fler nyheter organiska energimaterial

Knappbatteri pÄ finger.

Miljövänligt och billigt batteri för låginkomstländer

Ett batteri gjort av zink och lignin som kan användas över 8000 gånger. Det har forskare vid LiU utvecklat med visionen att det billiga och hållbara batteriet ska kunna användas i länder där tillgången på elektricitet är begränsad.

Person som hÄller en liten trÀkonstruktion framför ansiktet.

Världens första trätransistor

Världens första transistor gjord av trä är utvecklad av forskare vid Linköpings universitet och KTH. Studien är publicerad i tidskriften PNAS och banar väg för vidare utveckling av träbaserad elektronik och styrning av elektroniska växter.

Mikhail Vagin och Penghui Ding arbetar i laboratoriet.

I labben finns det fossilfria

Övergången till fossilfrihet går inte över en natt, men den kan gå betydligt snabbare än nu. Tekniken finns och är i många fall även ute på marknaden eller på väg ut. I Linköpings universitets laboratorier finns hopp för framtiden.

Forskningsmiljö

Senaste nytt från LiU

Helen Köpman och drottningen samtalar med huvuden tÀtt ihop

Från Kårallen till Europakommissionen

En bild på en glad ung kvinna i intimt samspråk med drottningen. Vem är kvinnan, vad pratar de om? Fler bilder dyker upp. Det tycks stå ”Kårhusgeneral Helen Köpman” på namnskylten.

Lisbeth HÀgg stÄr utanför ingÄng 23 pÄ Campus Valla.

46 år på LiU – Lisbeth har sett universitetet utvecklas

”Det var med skälvande ben jag gick upp för märkesbacken”, säger Lisbeth Hägg, och minns även rädslan över att inte hitta rätt den första dagen. Året var 1979 – Lisbeth gjorde entré på Linköpings universitet och har inte lämnat Campus Valla än.

Krånglande ryggar blir hjälpta av BättreRygg

De flesta ryggar protesterar åtminstone någon gång i livet. Ofta är rörelse bästa hjälpen. Därför har forskare och fysioterapeuter i vården utvecklat vårdprogrammet BättreRygg, som nu uppmärksammats internationellt.