Linköpings energipapper
sätter fyra världsrekord

En pappersplatta som är femton centimeter i diameter och någon tiondels millimeter tjock lagrar 1 farad, vilket är i samma storleksordning som en superkondensator. Materialet kallas ”Power paper” och har tagits fram av forskare vid Linköpings universitet.

Det nya cellulosa-polymermaterialet sätter nytt världsrekord i samtidig ledningsförmåga för joner och elektroner. Detta förklarar den exceptionellt stora förmågan att lagra energi.

Xavier Crispin

– Tunna filmer som fungerar som kondensatorer har funnits tidigare. Det vi har lyckats med är att tillverka materialet i tre dimensioner. Vi kan tillverka tjocka plattor, säger Xavier Crispin, professor på Laboratoriet för organisk elektronik.

Till skillnad från de batterier och kondensatorer som finns på marknaden idag är energipappret tillverkat av enkla råvaror, förnyelsebar cellulosa och en lätt tillgänglig polymer.

FYRA VÄRLDSREKORD
• Högsta laddning och kapacitans i organisk elektronik, 1,2 coulomb respektive 2 farad.
• Högst uppmätt ström i en organisk ledare, 1 ampere.
• Högsta förmåga att samtidigt leda såväl joner som elektroner.
• Högsta transkonduktans i en transistor (förändring av strömstyrkan beroende på den elektriska spänningen). Man är först att få mätvärden över 1 S. Tidigare rekord låg på några få mS.

Det har också låg vikt. Inga farliga kemikalier eller tungmetaller krävs. Och så är det vattenfast.

Materialet ser ut och känns som ett lite plastigt papper. Forskarna har roat sig med att vika en origami-svan av en bit, vilket också ger en fingervisning om styrkan.

Grunden i materialet är nanocellulosa, det vill säga cellulosafibrer som i en högtrycksprocess i vatten spräckts sönder till fibrer så tunna som 20 nm. Cellulosafibrerna ligger i en vattenlösning och när den elektriskt ledande polymeren PEDOT:PSS tillförs, lägger sig polymeren som en tunn hinna runt fibrerna. De omspunna fibrerna ligger som ett nystan där vätskan i hålrummen mellan dem fungerar som elektrolyt

Energipapperet behöver avvattnas och torkas för att bli till papper, på samma vis som pappersmassa.

Tillsammans med KTH, Acreo och Innventia har forskargruppen nu fått 34 miljoner från Stiftelsen för strategisk forskning för att gå vidare och hitta en industriell tillverkningsmetod.

Fortsatt utveckling kan komma att ge ännu högre kapacitet.

Projektet finansieras sedan 2012 med medel från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.

Magnus Berggren

– De låter oss forska utan att kräva in omfattande rapporter och de litar på oss. Vi har en stor press att leverera, men det får ta tid och det är vi mycket tacksamma för, säger professor Magnus Berggren, forskningsledare vid Laboratoriet för organisk elektronik.

Resultatet publiceras i tidskriften Advanced Science. Medförfattare är också forskare vid KTH, Innventia, Danmarks tekniska universitet och University of Kentucky.

Linköpings energipappersätter fyra världsrekord

Linköpings energipapper
sätter fyra världsrekord