Cellulosa för optimerad energilagring

I detta forskningsprojekt fördjupar kunskapen inom cellulosa för optimerad energilagring med stöd från Åforsk.

Detta projekt kommer att utveckla grafit- och cellulosabaserade elektroder för energilagring med optimerat förhållande mellan kapacitet och kostnad.

Världen går mot en ökande mängd förnybar energi där energilagring i form av batterier och superkondensatorer (SC) kommer att vara viktiga komponenter. Ansökningarna för energilagring växer exponentiellt parallellt med branschens omvandling mot användning av förnybar energi.

Energilagring

Vid Mittuniversitetet har vi flera projekt som fokuserar på energilagring i superkondensatorer, till exempel används det i bilar för att dra fördel av bromsenergin eller i gatubelysning utanför nätet som blir självförsörjande. Gemensamt för alla dessa projekt är att de ingår i vår strategiska insats och forskningsområde KM2 (kvadratkilometer) vid Mittuniversitetet, där vi använder kunskap och processer från pappersindustrin för att producera stora funktionella ytor till låg kostnad.

Cellulosa som bindemedel

I vår SC används en komposit av cellulosa och grafit som elektrodmaterial där grafiten är det aktiva materialet som kan lagra energi. Grafiten exfolieras till grafen eller nanografit för att få så mycket yta som möjligt eftersom den är proportionell mot kapacitansen (energilagringskapaciteten). Cellulosan fungerar som ett bindemedel och dispergeringsmedel i detta system och den har behandlats kemiskt och mekaniskt för att erhålla cellulosananofibriller (CNF).

Både CNF och grafen kan tillverkas av olika råmaterial och processen kan behandlas på olika sätt. Idag optimeras processerna ofta för att tillverka så fina och rena material som möjligt. För SC är detta inte nödvändigt, men enkla material fungerar mycket bra. Därför kan elektroderna tillverkas med ett avsevärt bättre förhållande mellan kapacitet och kostnad. Vi har forskningsresultat från Mittuniversitetet som visar detta, där vi till och med fick förbättrad energilagring med något enklare material.

I detta projekt kommer vi att undersöka egenskaperna hos olika massor och hur mycket de behöver behandlas, både kemiskt och mekaniskt, för att få superkondensatorer med så hög kapacitans som möjligt. Vi kommer att använda CTMP och kraftmassa som utgångsmaterial och två olika typer av grafit för att producera det bästa och mest kostnadseffektiva elektrodmaterialet för energilagring.