Cenate - Centrifuge Nano Technology: Silisiumanoder til Li-ionebatterier

Today's lithium ion batteries have to increase their capacity to enable them to play a bigger role in the transition to more renewable electricity production in the energy mix and obtain longer range for electric vehicles. This can be achieved by partially replacing carbon in the anode part of the battery with silicon. The methods which up to now has shown most promise for achieving this has been the use of nanostructured silicon in the form of nanowires, nano-tubes or other forms of nanostructures. The problem with using this type of nanostructures is that they are costly and time consuming to produce in laboratories and they are therefore not good candidates for use in large-scale commercial battery production. In the Dynatec reactor it is possible to produce nano-structured silicon at high speed in a centrifuge at a far lower cost than other methods for the production of nanomaterials. In the Cenate project we have built a specially adapted process based on Dynatec reactor that has produced nano-structured silicon and carbon composites and implemented theese in lithium ion batteries. In the Project we have suceeded in producing said composited and successfully implemented theese in lithium ion batteries With promising results. The technology will be further developed in cooperation with large international customers.

I dagens Li-ionebatterier brukes det karbon i anoden. Bruk av silisium og komposittmaterialer av karbon og silisium kan øke kapasiteten til anode-delen av batteriet med opptil 10 ganger. Det er imidlertid en utfordring at silisium er sprøtt og knekker opp under opp og utladning. Ujevn oppsprekking fører til rask degradering av materialets evne til å ta opp litiumioner. Det finnes mye forskning som viser at nanostrukturer av silisium er i stand til å kombinere høy kapasitet med lang levetid. Bruk av nanostrukturer er også sentralt for å oppnå god nok transport av Li-ioner. Disse strukturene er imidlertid kostbare og tidkrevende å produsere. Dynatec reaktoren har i andre prosjekter vist at man kan øke veksthastigheten med opptil 40 ganger i forhold til andre metoder. Det er også vist at det er mulig å produsere nanstrukturert silisium i Dynatec reaktoren, selv om tidligere forskning har ikke hatt som målsetning å produsere denne typen materiale. Dette prosjektet går ut på å bygge om Dynatec-reaktoren for å ha mulighet til å produsere flere typer nanostrukturert silisium og kompositt-materialer av silisium og karbon til bruk for Li-ionebatterier. Selskapet Cenate har kjøpt rettighetene for å bruke Dynatec reaktoren til produksjon av disse materialene. Silisiumet skal produseres gjennom termisk dekomponering av monosilan og karbonet skal tilføres som fast stoff i form av carbon black, grafen, som væske i form av hydrokarboner og som gass i form av acetylen. Prosjektet er et samarbeidsprosjekt mellom Cenate, Dynatec Engineering, Institutt for Energiteknikk, Dynatec og Dynatec SMV.