Nya material för superkondensatorer

Material för elektrokemisk lagring, där energi från förnyelsebara källor tillvaratas och utnyttjas, är ett spännande område under stark utveckling. På Linköpings universitet arbetar forskare med att optimera det tvådimensionella materialet MXener, som visar stor potential för bland annat superkondensatorer. Hittills är resultaten mycket lovande.

Projektet finansieras inom ramen för SSF-programmet Material för energitilllämpningar och är inne på sitt fjärde och näst sista år. Forskargruppen, som leds av professor Johanna Rosén, hade redan tidigare upptäckt en ny typ av den tvådimensionella karbiden MXene, där en tredjedel av alla metallatomer tagits bort.
– Vi såg snabbt att det nya materialet, som egentligen är en hel familj av material med lite olika egenskaper, var mycket bättre än traditionella MXener. SSF-bidraget kom verkligen rätt i tiden. Tillsammans med Uppsala universitet utvecklar och testar vi dessa material för olika tillämpningar och tar fram nya metoder för att undersöka materialet, genom mikroskopi och teoretisk modellering, förklarar Johanna Rosén.

Optimerar materialet
Forskargruppen har fått en rad spännande resultat. En viktig uppgift har varit att optimera materialet så att det kan produceras på ett kostnadseffektivt, skalbart och hållbart sätt. Detta har bland annat gjorts genom att ersätta dyra och energikrävande komponenter med billigare och mer resurssnåla, något som nu har lett till en patentansökan.
Man har också testat olika applikationer, med fokus på elektrokemisk energilagring och då framför allt i superkondensatorer. Dessa kan, till skillnad mot batterier, mycket snabbt ladda och ladda ur energi. De har många användningsområden, bland annat i tåg, där de fångar upp energin vid en inbromsning och sedan använder denna för att accelerera.
– Superkondensatorer har blivit en ny gren i vår forskning. De kan användas i så gott som alla processer där det sker en inbromsning, förutom tåg även i andra fordon, hissar, lyftkranar och annat. De är dessutom viktiga för ett stabilt elnät, eftersom de kan balansera variationer i elproduktionen, berättar Johanna Rosén.

Dialog med industrin
Nu fortsätter arbetet med att utveckla fler material och göra dem än mer flexibla, effektiva och hållbara. Johanna Rosén välkomnar en dialog med industrin om möjliga framtida applikationer.
– Tillsammans kan vi definiera material, tekniker och tillämpningar. Det gäller att arbeta över gränserna nu när det brådskar med en hållbar omställning.