forskning Tidigare har det tagit lång tid att ladda batterier som är uppbyggda på polymerer. Men nu har forskare på Ångströmlaboratoriet i Uppsala hittat en lösning.
– Vi är först med att använda cellulosa från alger. Hemligheten är grönalgens speciella struktur och stora yta, säger Maria Strömme, professor vid avdelningen för nanoteknologi och funktionella material.
Genom att belägga cellulosan från algen med ett tunt lager av den ledande polymeren polypyrrole har forskargruppen lyckats göra ett batteri som knappt väger någonting.
– Batteriet har satt världsrekord för pappersbaserade polymerbatterier, både när det gäller kapacitet och uppladdningstid. På tio sekunder är batteriet fulladdat, säger Gustav Nyström, doktorand och författare till studien som publicerades i den ansedda vetenskapliga tidskriften Nano Letters.
I kök och på fältsjukhus
Poängen med den stora ytan är att många joner kan lagras, vilket ger den stora laddningskapaciteten, som uppgår till 600 milliampere per kvadratcentimeter.
Som elektrolyt används vanligt saltvatten i ett filterpapper, vilket gör den lätt att tillverka. Elektroden består av en nanostruktur av algcellulosa täckt med ett 50 nanometers tunt lager av polypyrrole. Ett så tunt lager kan snabbt fyllas med joner. Det i kombination med den stora ytan gör att många joner får plats.
– Man kan nästan tillverka det hemma i köket eller på ett fältsjukhus i Afrika, säger Maria Strömme entusiastiskt.
Batteriet behåller sin kapacitet hyfsat bra. Efter hundra laddningar har den förlorat sex procent av sin kapacitet. Genom smart val av kontaktering och inkapsling kan livslängden förlängas.
– Mycket utvecklingsarbete återstår innan batteriet når marknaden. Detta öppnar möjligheter för storskalig produktion av miljövänliga, billiga och smarta system för energilagring, säger Maria Strömme.
Batteri i kläderna
Hon spekulerar om smarta kläder med inbyggd uppvärmning och förpackningar som är utrustade med elektronik.
– Eftersom batteriet bara består av cellulosa från algen, ledande polymerer och en saltlösning är det litet, böjligt och enkelt att bära med sig och bygga in i olika material.
Även om algbatteriet kan laddas med högre strömmar än tidigare batterier som är baserade på ledande polymerer lär det inte komma till användning för att driva bilar och annat som kräver höga effekter.
Hur väcktes idén att använda en alg som batteri?
– Vi ville använda den oönskade algen till något bra. Under flera år har vi arbetat med algen grönslick i farmaceutiska tillämpningar. Den unika cellulosan, vars nanostruktur skiljer sig helt från landväxternas, fungerar bra som förtjockningsmedel i läkemedel och i livsmedel. Den stora ytan gjorde att tanken väcktes om att den också skulle kunna fungera som energilagrare.
Intressant i projektet är att flera vetenskapliga discipliner har varit inblandade.
– Cellulosafarmaceuter, batterikemister och nanoteknologer har behövts för att utveckla det nya batterimaterialet, säger Maria Strömme, forskningsledare och professor i nanoteknologi.