Grafenkomposit som elektrod i superkondensator (avslutat)

Syfte och mål

Grunden för projektet är en grafenkomposit som tillverkas från biomassa, med vilken Bright Day Graphene AB (tidigare Bright Day Prototypes AB) har som mål att utveckla en kommersiell superkondensatorelektrod.

Med hjälp av RISE Acreos tillgång till labb och testmöjligheter, samt deras erfarenheter av att ta fram testceller för superkondensatorer, kan materialets egenskaper och lämplighet för ändamålet undersökas.

Projektet innefattar elektrokemiska mätningar samt elektrodtrycktest. Bakgrunden till projektet är att en ny typ av teknik börjar bli mer synbar på marknaden för superkondensatorer. Med elektroder baserade på grafen utvecklas nya superkondensatorer med en energitäthet som närmar sig den för batterier.

Superkondensatorer har dessutom unika egenskaper jämfört med batterier, såsom cykelstabilitet på över 1 miljoner laddningscykler, 90 % energiverkningsgrad, tålighet för större temperatursvängningar, samt en hög in- och urladdningseffekt. Detta gör att grafeninnehållande superkondensatorer har en unik position i matrisen av elektrokemiska energilagringsteknologier, vars marknad kommer att växa i takt med att förnyelsebar energiproduktion byggs ut.

Resultat

Produktionskapaciteten av materialet ökades med en faktor 8 under projektets gång. Målet var att nå gramskala men på grund av storleken på vår tillgängliga labbutrustnings var detta inte möjligt. Som följd kom endast de elektrokemiska/statiska testen samt elektrodtryckning att prioriteras medan BET-mätning med krav på större provmängd inte blev gjord.

De tester som genomfördes visade att materialet har superkondensator egenskaper men inte når upp till den kapacitet vi önskar och att ytan inte är så porös som vi siktar på att den ska vara. I och med detta resultat så vet vi att vi måste addera ett steg i produktionen för att expandera den aktiva ytan hos materialet vilket är den faktor som mest indikerar en hög specifik kapacitans.

De trycktester som genomfördes med materialet gav ett mer positivt resultat så den uppmätta specifika kapaciteten för materialet kunde tiodubblas. Det visar även att materialet enkelt kan användas industriellt för produktion av superkondensatorer i stor skala.

En framtida studie som inte hamnade inom ramen för denna är att undersöka hur ligninkvaliteten påverkar de elektriskt ledande egenskaperna. I det här läget har superkondensatormätningarna varit ett utmärkt sätt att med små mängder material få feedback på de egenskaper som vi eftersträvar.

 

 

Abstract in English

Graphene composite as electrode in a super capacitor

The basis of the project is a graphene composite made from biomass, with which Bright Day Graphene AB (formerly known as Bright Day Prototypes AB) aims to develop a commercial super-capacitor electrode.

With the help of RISE Acreo's access to laboratories and test facilities, as well as their experiences of producing test cells for super capacitors, the properties and suitability of the material for the purpose can be investigated. The project includes electrochemical measurements and electrode pressure tests. A new type of technology is becoming more visible in the market for super capacitors. With electrodes based on graphene, new super capacitors are develop with an energy density approaching the density for batteries. Super capacitors also have unique characteristics compared to batteries, such as cycle stability over 1 million charge cycles, 90% energy efficiency, resistance to higher temperature fluctuations, and high input and discharge power. This means that graphene-containing super capacitors have a unique position in the matrix of electrochemical energy storage technologies, whose market will grow as the new energy production is expanding.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2018

Projektpartners: Bright Day Graphene AB (tidigare Bright Day Prototypes AB) och RISE Acreo

Projektledare: Anna Carlsson

E-mail: anna.carlsson@brightdayprototypes.se

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: 30 nov 2018 - 31 maj 2019

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: