DOVRE Den Optimale Veien til Robuste Elektroder

Today's lithium ion batteries have to increase their capacity to enable them to play a larger role in the transition to more renewable electricity production in the energy mix and to obtain longer range for electric vehicles. This can be achieved by partially replacing carbon in the anode part of the battery with silicon based materials. The methods which up to now have 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 DOVRE project Cenate, in close collaboration with Dynatec, have developed a new high-volume production process, and partially new nano-structured silicon based materials for use in lithium ion batteries. Powder production, characterization and electrochemical testing has been performed in collaboration with IFE and SINTEF in Norway, and MEET in Germany. The new powders have raised positive interest in at least on Tier 1 battery producer, and is now being tested for future upscaling of production. Through several iterations of process development and powder testing at the customer site, followed by ever more precise specifications, Cenate and our most likely first large customer have specified a product, which Cenate has now been able to deliver in R&D quantities. If this powder successfully passes the next milestones in the qualification process, Cenate aims at an investment decision for a new factory Q1 2021, with production of approximately 1000 MT/year starting 2022. The customer indicates that Cenates powders will allow a significant increase in the capacity of lithium ion batteries, and that the cost targets set by Cenate will allow a cost reduction per kWh from today's highly competitive values. The indicated volumes would allow annual production of up to 9GWh of battery capacity. There has been a close and productive collaboration between Cenate, Dynatec and the research partners in the project, the collaboration will continue into the new HAST project towards 2022. Now the target is to increase the number of customers that can be able to utilize our powders, by adding post-production steps increasing robustness and cyclability. Today, only the best battery manufacturers can utilize our product - it will be a task for Cenate to offer enough competence that other manufacturers can also utilize our products.

To nye generasjoner reaktorer, to nye generasjon coatere, ny gassinfrastruktur og nye muligheter for etterbehandling har økt Cenates kapabiliteter betydelig. Cenate har klart å produsere en serie ulike materialer. Cenate har også utviklet ny forståelse for kinetikk og degraderingsmekanismer og for hvordan komposittpartikler og ulike komposisjoner og coatinger endrer disse mekanismene. Cenate har spesielt utviklet et pulver som anses kommersielt interessant for en Tier1-produsent, og som antas å være nær unikt i verden. Dersom videre milepæler passeres kan prosjektet resultere i bygging av en Cenate fabrikk innen 2022, stor nok til ~10 GWh batterier, over 100.000 elbiler i året, med reaktorer levert av Dynatec. Pulveret vil kunne øke energitettheten i batteriene med 5-30% avhengig av innblanding. Samtidig vil det tillate en ny reduksjon i batteriprisen, og dermed også gi markedsvekst i elbilmarkedet. Hvor store CO2-utslipp dette kan føre til er usikkert, men det monner garantert!

En god elbil må ha batterier til å komme seg til Dovre, og de bør vare ... til Dovre faller. Selskapet Cenate eier rettighetene for å bruke Dynatecs sentrifugereaktor til produksjon av materialer til energilagring. Det er tidligere demonstrert at reaktoren kan brukes til å produsere silisiumbaserte nanopartikler, som har blitt syklet moderat over 2600 ganger i halvceller. For at materialet skal kunne brukes i kommersielle fullcelle-batterier, må det videreutvikles til å bli mer robust og tilpasses. Det må også utvikles flere måter å kontrollere bulk og overflatekjemi for å kunne være kompatibelt med ulike batteriløsninger. Cenate er oppdragsgiver for prosjektet. Dynatec Engineering, Institutt for Energiteknikk og Sintef er sentrale underleverandører av FoU-tjenester.