Hittills har batteriers främsta syfte varit att innehålla elektrisk energi. Nu ska det bli ändring på det. I ett stort samarbete har forskare vid bland annat KTH arbetat med så kallade strukturella batterier och förbättrat dess egenskaper. Tanken är att dessa batterier förutom att de är energibärare också är en del av konstruktionen. Materialet forskarna använt för detta är kolfiber.

Mobiltelefoner smala som kreditkort, med batteriet som en integrerad del av telefonen eller elbilar som använder delar av karossen, som tak, motorhuv och dörrar, som batterier. Så ser framtiden ut enligt den senaste batteriforskning från KTH.
Det senare är extra attraktivt då batterierna för dagens batterier är en tämligen stor, tung och otymplig del av fordonet.
En nyckelkomponent i detta sammanhang är kolfiber som visat sig inte bara vara ett av världens bästa material för kompositförstärkningar utan även ett mycket bra elektrodmaterial i litiumjonbatterier.
– Att förpacka energi har varit batteriernas syfte hittills, säger Mats K G Johansson, professor i polymerteknologi vid KTH och en av de som varit involverade i arbetet. Nu handlar det om att förbättra de mekaniska egenskaperna hos batterier så det inte bara kan bära energi utan att vara en del av konstruktionen. Till exempel kan motorhuven på en bil vara en del av batteriet. Detta gör att batterierna dessutom skulle kunna vara lite sämre än dagens dito. Hela komponenten – bilen, mobilen eller vad det nu handlar om – blir som helhet bättre.
Många forskare har varit involverade i projektet, bland annat fem doktorander varav ett flertal från KTH. En av dem är Eric Jacques, forskarstuderande vid institutionen för farkost och flygteknik på KTH.
– Målet med vår forskning har varit att utveckla ett strukturellt batteri som består av ett multifunktionell lättviktsmaterial som samtidigt klarar av mekaniska belastningar och att lagra elektrisk energi. Detta kan medföra en viktreducering, till exempel för elfordon.
Varför är då kolfiber ett så bra batterimaterial?
– I litiumjonbatterier konverteras elektrisk energi till lagrad kemisk energi genom att litium reagerar i aktiva elektrodmaterial. Precis som med grafit, som är ett vanligt elektrodmaterial, har kolfiber god elektrisk ledningsförmåga och kan fungera som aktiv elektrod då litium kan fogas in i kolfiberns mikrostruktur.
Eric Jacques tillägger att kolfibern som de har använt har en kontinuerlig struktur, väldigt lätt och med utmärkta mekaniska egenskaper. Det är därför kolfiber är ett så bra material för strukturella batterier.
– Forskningsprojektet har visat upp mycket fina resultat, men vi har en del arbete kvar att göra innan vi kan visa upp färdiga batterier. Forskningsprojektet växer nu, och vi gör en kraftansträngning.
Forskningsprojektet drivs som ett samarbete mellan tre professorer på KTH; Göran Lindbergh på Kemiteknik (CHE), Mats Johansson på Fiber och polymerteknologi (CHE) och Dan Zenkert på Farkost- och flygteknik (SCI). Forskningen sker även i samarbete med Swerea SICOMP och Luleå tekniska högskola. Gruppen har precis fått ett forskningsanslag om 24 miljoner kronor från Energimyndigheten för att jobba vidare och realisera batterierna.

Filed under: SvenskTeknik