Grafen i amorfa metaller för förbättrad effektivitet i komponenterna i elfordon – G-Ame

Det finns stort intresse att utveckla nya materiallösningar för elsystem till elektriska fordon. Under senaste decennier har stort fokus lagts på att förbättra effektiviteten av elsystemen genom användning av en hög frekvens, dock begränsas prestandan av elsystemet av höga förluster i passiva komponenter, såsom induktorer och transformatorer.

Amorfa metaller är en mycket lovande lösning för att nå de utmärkta mjukmagnetiska egenskaper som efterfrågas för de passiva komponenterna. Men, för att vara helt användningsbara i applikationen behöver de elektriska egenskaperna av amorfa material anpassas enligt kravbilden för slutprodukten.

Målet för detta initiativ är att utvärdera potentialen av grafen för att uppnå en skräddarsydd kombination av magnetiska och elektriska egenskaper i amorfa komponenter. Olika funktionaliserade grafenvarianter utvecklas till ett amorft pulver och utfallet av elektriska och magnetiska egenskaper i en amorf bulkstruktur mäts i fast-formprover. Iterativa försök utförs för att kunna identifiera den mest potentiella grafenvarianten samt den optimala inblandningshalten för near net shape-tillverkade komponenter. Ett specifikt test utvecklat för komponenter i elfordon ingår i utvärderingen.

Införandet av effektivare elsystem till elektriska fordon med hjälp av komponenter med skräddarsydda materialegenskaper påskyndar övergången till fossilfria transporter. Marknadspotentialen är omfattande.

Abstract in English

Graphene in amorphous metals for improved efficiency of components in electrical vehicles – G-Ame

New material solutions are of great interest for achieving an improved performance for the electrical system in electric vehicles. Recently, large efforts have been put to improve the effectivity of the electrical systems by the use of increased frequency, but an important drawback of this concept is increased losses in passive components such as inductors and transducers.

Amorphous metals are a highly potential solution to attain superior soft magnetic properties for the passive components, but to be applicable to passive components their electrical properties need to be adjusted.

The goal of this activity is to evaluate the potential of graphene for achieving a tailored combination of magnetic and electric properties in amorphous components. Various functionalized graphene variants will be developed for an amorphous powder and their response in an amorphous bulk structure for the electrical and magnetic properties will be measured from solid samples. Iterative trials will be performed to identify the most potential functionalized graphene type and their content for the near net shape manufacturing of components. A specific test used for components in electric vehicles is included in evaluations.

The introduction of more efficient electrical systems in electric vehicles with the aid of components with targeted material properties will promote the transition for using fossil free transportation. The market potential is substantial in the middle of the ongoing electrification.

Utlysning:
Genomförbarhetsstudier SIO Grafen, våren 2021

Projektpartners: Swerim, Exmet, Graphmatech, Inmotions

Projektledare: Irma Heikkilä, Swerim

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: 14 juni 2021 – 28 februari 2022

Relaterade styrkeområden: