Nya material tar nästa steg mot snabbare laddning

Kortare laddningstider och mer hållbara energisystem kan bli möjliga tack vare nya material som utvecklats vid Luleå tekniska universitet. Forskare har tagit fram metallbaserade material för superkondensatorer, en typ av energilager som kan laddas mycket snabbt. Resultaten visar att materialen både klarar tusentals laddningar och kan produceras på ett sätt som gör dem intressanta för elfordon och förnybar energi.

Materialen har dessutom visat sig kunna förändra sin inre struktur under användning utan att brytas ned. Det gör att de kan anpassa sig till den belastning som uppstår när de laddas och urladdas vilket är avgörande för att energilager ska hålla över tid i verkliga tillämpningar.

– Materialen är på sätt och vis levande. När de används förändrar de sin struktur för att anpassa sig till belastningen utan att gå sönder. I vissa fall förbättras till och med prestandan över tid, säger Isabella Concina, professor i experimentell fysik vid Luleå tekniska universitet.

Isabella Concina i arbete med de nya materialen.

Stabil prestanda och möjlighet till storskalig användning

Superkondensatorer används där snabb laddning och urladdning är avgörande till exempel i elektrifierade transporter och energisystem kopplade till sol och vind. För att tekniken ska få större genomslag krävs material som är både robusta och möjliga att producera kostnadseffektivt i större skala.

I projektet SUPERCAP har forskarna visat att de nya elektrodmaterialen klarar över 2 000 laddningar utan att tappa kapacitet. De har nått omkring 60 procent av sitt ursprungliga mål för energilagringsförmåga, ett kvitto på att materialen fungerar stabilt under långvarig användning.

Potential att fungera i praktiska energilösningar

En viktig del av resultaten är också att materialens sammansättning kan justeras på ett enkelt och kostnadseffektivt sätt. Det ökar möjligheten att producera dem i större volymer och gör dem mer realistiska som komponenter i framtida energisystem.

– Vi nådde inte hela vägen till det högt satta målet, men resultaten visar tydligt att materialen fungerar och att vi är på rätt väg. Forskningen var så lovande att vi har valt att fortsätta utveckla dem vidare, säger Isabella Concina.

Projektet har finansierats med två miljoner kronor från Jubileumsfonden 2023. Forskningen fortsätter nu med fokus på hållbarhet, återvinningsbarhet och testning i mer verklighetsnära miljöer.

– De här materialen har potential att fungera i praktiska energilösningar om vi fortsätter att utveckla och testa dem. Det är den väg vi nu följer, säger Isabella Concina.

• Experimentell fysik