Strukturella kompositbatterier för energieffektiva fordon

En presentation över ämnet: "Strukturella kompositbatterier för energieffektiva fordon"— Presentationens avskrift:

1 Strukturella kompositbatterier för energieffektiva fordon
Simon Leijonmarck

2 Projektinformation KOMBATT-II Projekttid: – Huvudsökande: KTH Övriga parter: LTU, Chalmers och Swerea SICOMP Stödsumma: 24 Mkr

3 Projektinformation KTH 3 professorer och 3 doktorander LTU 1 professor, 1 biträdande lektor och 1 doktorand Chalmers 1 professor och 1 kommande postdok Swerea SICOMP 1 professor och 1 postdok

4 Bakgrund – Behov av lättare fordon
Ett effektivt sätt att sänka energiförbrukning i fordon, speciellt i stadstrafik, är viktreduktion Genom att anamma fiberkompositmaterial, istället för metaller, kan stora viktbesparingar göras.

5 Bakgrund – Behov av lättare fordon
För att ta viktbesparingarna ytterligare en nivå behöver multifunktionella material användas Strukturella batterier är ett sådant koncept, där materialen både lagrar energi samt bär en mekanisk last.

6 Litiumjonbatteri e- e- e- Positiv elektrod Negativ elektrod Li+ PF6-

7 Litiumjonbatteri e- e- e- Positiv elektrod Negativ elektrod Li+ PF6-

8 Kolfibern som elektrodmaterial
C/20 C/2 Singelfibercykling av IMS65 Direkt jämförbart med grafit som elektrodmaterial (teoretisk kapacitet: 372 mAh/g)!

9 Mekanisk prestanda efter laddning/urladdning

10 Implikationer av de strukturella egenskaperna
Strukturellt batteri Konventionellt batteri Kolfibrer Strömtilledare Strömtilledare Positivt elektrodmaterial Elektrodmaterial Vätskeelektrolyt Fast polymerelektrolyt Elektrolyttjocklek 30 µm Effektiv konduktivitet 0.7 mS/cm [1,2] 1.5 µS/cm [3] Resistans vid 1 mA/cm2 4 mV 2 V [1] T.B. Reddy, Linden's Handbook of Batteries, McGraw-Hill (2011) [2] P. Arora, Z.M. Zhang, Chemical Reviews, 104 (2004) [3] M. Willgert, M.H. Kjell, E. Jacques, M. Behm, G. Lindbergh, M. Johansson, European Polymer Journal, 47 (2011)

11 Fasta polymerer som elektrolyt
B: Difunktionell monomer Monofunktionell monomer

12 Exempel på lösningar för strukturella batterier
Lager-på-lager-metoden 3D-metoden Kolfibrer Strömtilledare Positivt elektrodmaterial Strömtilledare

13 Elektropolymerisering på kolfibrer
Belagd fiber nm tjockt Li-joninnehållande Obelagd fiber

14 Sammanfattning och framtid
Både kolfibrer och fasta polymerer har visat sig fungera i batterimiljö Ett flertal konceptuella designer för strukturella batterier har tagits fram Projektet kommer fortsätta att utveckla, utvärdera och testa material för strukturella batterier Slutmålet: En komplett strukturell battericell