Porösa grafenstrukturer för energilagring

Syfte och mål 

En av grafens egenskaper är dess aktiva yta, men för att den aktiva ytan skall kunna användas i de tekniska applikationer som har behov därav, krävs att man kan bygga porösa 3D-strukturer av grafen på ett enkelt sätt, som är industriellt skalbart. Bright Day Graphenes grafen som utvecklats från biomassa, har unika egenskaper som gör det lämpligt för denna typ av vidareutveckling. En marknad där denna typ av porösa 3D-strukturer är oerhört viktigt, är energilagring. 

Projektet avser utforska möjligheten att skapa porösa 3D-strukturer av det biobaserade grafenet och sedan testa detta material i superkondensatorelektroder och litiumjonbatterianoder. RISE har unik kompetens kring biobaserad energilagring och kommer att testa det förädlade grafenmaterialet som huvudbyggsten i både superkondensatorelektroder och litiumjonbatterianoder. En ytterligare behandling av materialet kommer också att genomföras, för att adressera problemet med irreversibelt bundet litium som observerats i litiumjonanoder av grafen. Projektet kommer också att genomföra en ekonomisk analys och en marknadsanalys av potentialen hos denna typ av material. Målet är att bidra till att skapa miljövänliga s.k. ultracapacitors med en specificerad energidensitet mellan 4.1 och 8.0 Wh/kg. När det gäller litiumjonbatterier vill vi titta på möjligheten att skapa anoder, då en mer tillgänglig och större kolyta skulle kunna bidra till en snabbare laddning med lägre diffusionshinder. 

Projektet blir ett kliv mot en stor marknad som i dag saknar miljövänliga högpresterande material. En marknad som spås en kraftig utveckling de närmaste åren. Enligt IMARC Group var den globala marknaden för litiumjonbatterier värd 31,7 miljarder USD 2019 och den förväntas växa med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på 10,8% och nå ett värde på 58,6 miljarder USD 2025. 

Abstract in English

Porous graphene structures for energy storage

One of the properties of graphene is its active surface, but in order for the active surface to be used in technical applications, it is necessary to be able to build porous 3D structures of graphene in a uncomplicated, industrially scalable process. Bright Day Graphenes graphene, developed from biomass, has unique properties that make it suitable for this type of further development. One market where this type of porous 3D structure is extremely important is energy storage.

The project aims to explore the possibility of creating porous 3D structures of bio-based graphene and then test this material in supercapacitor electrodes and lithium-ion battery anodes. RISE has unique expertise in bio-based energy storage and will test the refined graphene material as the main building block in both supercapacitor electrodes and lithium-ion battery anodes. A further treatment of the material will also be performed, to address the problem of irreversibly bound lithium observed in lithium-ion anodes of graphene. The project also includes an economic analysis and a market analysis of the potential of this type of material. The goal is to contribute to creating environmentally friendly so-called ultracapacitors with a specified energy density between 4.1 and 8.0 Wh/kg. When it comes to lithium-ion batteries, we want to look at the possibility of creating anodes, as a more accessible and larger carbon surface could contribute to a faster charge with lower diffusion barriers.

The project will be a step towards a large market that today lacks environmentally friendly high-performance materials. A market that is forecast to develop strongly in the next few years. According to the IMARC Group, the global lithium-ion battery market was worth $ 31.7 billion in 2019 and is expected to grow at an average annual growth rate of 10.8% and reach a value of $ 58.6 billion in 2025.

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: 1 mars 2021 – 31 augusti 2021

Relaterade styrkeområden: