Porösa grafenstrukturer för energilagring

Syfte och mål 

Projektet avsåg utforska möjligheten att skapa porösa 3D-strukturer av Bright Day Graphenes biobaserade grafen. Det porösa grafenmaterialet skulles sedan testas som superkondensatorelektroder och litiumjonbatterianoder. De elektrokemiska testerna har utförts av RISE Bio and Organic Electronics. Projektet var ett lyckat första steg mot en produkt som kan utnyttja grafenets bästa egenskaper: hög specifik yta samt elektrisk ledning på ett optimalt sätt för energilagring.

Resultat och förväntade effekter 

Det går att skapa porösa strukturer av Bright Day Graphenes biobaserade grafen. Dessa bildar stabila elektrodstrukturer utan att additiv behöver tillsättas. De elektrokemiska mätningarna visar att materialet har goda egenskaper som superkondensatorelektrod och att det eventuellt kan bidra till snabbladdning i litiumjonbatterier. Ytterligare arbete bör genomföras för att optimera receptet så att maximal specifik kapacitans kan uppnås, samt för att göra mer genomgående studier av materialets egenskaper som litiumjonanoder.

Upplägg och genomförande 

De porösa strukturerna syntetiserades med Bright Day Graphenes biobaserade grafen som bas i Bright Day Graphenes lab. Av dessa bildade RISE elektroder som testades med CV (ström-spänning) och galvanostatiska mätningar, på vilka beräkningar kunde göras av den specifika kapacitansen. Materialet applicerades på koppar och testades som litiumjonanod i en T-cell mot en katod baserad på LiNiCoMn2.

Abstract in English

Porous graphene structures for energy storage

◾️Purpose and goal
The purpose of the project was to explore the possibility to create porous 3D structures from Bright Day Graphene’s bio-based graphene. Then to test the porous graphene structures as supercapacitor electrodes and as lithium-ion anodes. The project was a successful first step towards a product that can utilize two of the most valuable properties of graphene: the specific surface and its conductivity in an optimal way for energy storage.

◾️Expected results and effects
It is possible to create porous structures from the Bright Day Graphene biobased graphene. The material forms electrode structures that are stable without any additive. The electrochemical characterisation shows that the material has great properties as a supercapacitor electrode and that it could contribute to fast charging lithium-ion batteries. Additional work is required to optimize the material to get a maximum specific capacitance as well as to perform more in-depth studies of its properties as a lithium-ion anode.

◾️Planned approach and implementation
The porous structures was synthesised with Bright Day Graphene’s biobased graphene in the Bright Day Graphene lab. From these structures electrodes where casted on carbon felt, that was tested with CV and galvanostatic measurements. The specific capacitance were calculated on the basis of the results. The material was also casted on copper and tested as a lithium-ion anode in a t-cell with a LiNiCoMn2 based cathode

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, hösten 2020

Projektpartners: Bright Day Graphene, RISE

Projektledare: Malin Alpsten, Bright Day Graphene

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Mars 2021 – november 2021

Relaterade styrkeområden: