KTH-forskning bakom mjukt träbatteri

Förutom att elektroniken och batteriet är elastiskt och formbart - vilket gör det stöt-tåligt - finns det ytterligare en ny egenskap: Det går att lagra betydligt mer energi på mindre plats än i konventionella batterier. – Nanocellulosa kallar vi materialet vi arbetar med. Denna får man genom att bryta ner trädfibrer och göra dem ungefär en miljon gånger smalare än vad de är i träd. Nanocellulosan används för att bygga ett fluffigt material som kallas aerogel, berättar Mahiar Max Hamedi, forskare vid KTH och Harvard. Framställningen av aerogelen görs genom att man fryser nanocellulosan upplöst i vatten och sedan frystorkar den så att vattnet övergår från is till gas utan att passera via ett flytande tillstånd. – Anledningen till att folk inte tidigare konstruerat den här typen av elektronik är den extremt komplexa 3D-strukturen i tredimensionella, porösa material som uppfattats som ett hinder för att kunna bygga elektroder. Men 3D-strukturen är inte ett problem. Det har vi bevisat. Den här typen av struktur och materialarkitektur ger dessutom en frihet även för design och formgivning av till exempel batterier, säger Max Hamedi. – Tidigare har batteritillverkare jobbat i två dimensioner. Nu är vi inte längre begränsade till 2D. Vi kan bygga i tre dimensioner, vilket ger möjligheten att få plats med mycket mer elektronik på mindre yta, eller volym, säger Max Hamedi. Med två dimensioner tänker han främst på elektronik som batterier och dioder, som bygger på att elektroderna anod och katod används. Här har arkitekturen varit 2D, men det finns begränsningar i hur tunna batteriskikten kan vara. Sådant blir mindre relevant i 3D. Batterier är alltså ett exempel på vad man kan göra med materialet, själva aerogelen. Trots att man trycker och klämmer på materialet så sker ingen kortslutning. – Man kan trycka hur mycket man vill. Böj- och sträckbar elektronik finns ju redan, men elektronik som är okänslig för stötar och slag är något nytt. Dessutom har ju batterier fram till idag varit kända för att vara hårda komponenter, säger Max Hamedi. Forskningen har utförts vid Wallenberg Wood Science Center på KTH. KTH-professor Lars Wågberg på Institutionen för fiber och polymerteknologi har varit mycket involverad, och hans arbete kring aerogeler ligger till grund för uppfinningen av mjuk elektronik. En av världens ledande batteriforskare, professor Yi Cui från Stanford, har också varit samarbetspartner.