Product optimization of LFP/Graphene composite cathode material for Li-ion batteries

Vi har utviklet en ny grafen-coating metode for aluminiumfolien som brukes til katoden. Med denne oppnår vi åtte ganger høyere kapasitet ved høy utladningshastighet enn for tilsvarende uten grafencoating. Den viktigste konsekvensen av dette er at vi får større kapasitet ved en hver ladnings/utladningshastighet, og at vi dermed også kan lage katoden tjukkere. Basert på EIS resultater, har vi funnet at resistiviteten ved ladningsoverføring falt med ~90% som indikerer en langt bedre utnyttelse av elektroden. Disse resultatene ble komplementert med rater for mA/cm2 mot mAh/cm2 plot. Det ble funnet at infliksjonspunktene hvor areal-kapasiteten begynner å gå ned flyttes til høyere strømtettheter. Dette viser at grafenbelegget på Al-folien i katoden gjør at batterier kan lades og utlades betydelig raskere. Vår grafenbelagte folie ble sammenlignet med kommersielle karbonbelagte folier. Disse sammenlignende testene viste at vår folie varbedre enn alle de kommersielle produktene. For eksempel ble folie "høstet" fra et A123-batteri med LFP-katode. Ved sammenligning var vår katode bedre ved samtlige C-rater (ladehastigheter). Den grafenbelagte folien ble scannet med Raman, og resultatene viste at vi har flere lag med grafen slik at signalene ligner mer på grafitt enn grafen. Ved at vi har fjernet en viktig flaskehals i katoden følger vi nå opp med lage tjukkere katoder som dermed vil gi større ladningstethet i batterier, .

The primary objective of the present project is to develop our LiFePO4/graphene (LFP/Graphene) composite material to the pilot decision level. LiFePO4 is a widely used material for cathodes in Li-ion batteries. It is expected that the addition of graphene will significantly improve the properties of the material, such that capacity, lifetime and power density of the Li-ion battery is also improved. The major challenges are on the practical side related to synthesis and formulation of the material. On the theoretical side the challenge is to study and understand how the presence of graphene affects the diffusion behaviour of lithium ions in the material, as well as chemical degradation mechanisms. A combination of electrochemical techniques and other materials characterization techniques will be used for the fundamental study. A "pre-pilot"/ large lab-scale reactor will be set up with the dual purpose of process scale-up and production of sufficient material to make 18650-type batteries for demonstration. These results, and results from a technical economical evaluation will constitute the basis for decision to go to pilot scale.