Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Solid state electrolytes for all-solid thin film Li-ion batteries

Alternativ tittel: Fast stoff elektrolytter for litium ionebatterier

Tildelt: kr 9,2 mill.

Flere aktører er i gang med å etablere produksjon av Li-batterier i Norge og ivrig rekrutterer det som finnes av kandidater med relevant bakgrunn. Samtidig vokser det frem en industri rundt produksjon av ulike typer anodematerialer som råvarer. Fast stoff batteriene ligger fremdeles frem i tid og fokus er heller på ulike måter å stabilisere katodene og anodene for sikker og langvarig bruk. En strategi er å belegge elektrodematerialene med et tynt lag av fast stoff elektrolytter for å styre reaksjonene dit de vil. Her har SoLib-prosjektet bidratt gjennom å undersøke ulike fast stoff elektrolytter fremstilt med en metode som er egnet for produksjon på pulver som på fast stoff elektroder, også i stor skala – ALD - atomlagsdeponering. Dette er en teknikk hvor materialer blir bygget ett atomlag av gangen, på en måte som dekker selv porøse og komplekse overflater. Ved å kapsle inn elektrodematerialene med en tynn barriere av den faste elektrolytten beskyttes elektroden mot oppløsning inn i elektrolytten, og elektrolytten beskyttes mot dekomponering på overflaten av elektroden. Alt leder til et sikrere batteri med lengre levetid. Prosjektet har tatt utgangspunkt i hurtig ioneledning for amorfe fosfater og undersøkt både fremstilling, deres egenskaper, samt utviklet metoder for å undersøke hvordan egenskapene til materialene utvikler seg under vekst. Fremstilling og karakterisering av elektrodematerialer og elektrolytter er utfordrende da de fort reagerer med fuktigheten i lufta. For å omgå dette har vi utviklet in situ teknikker som kan følge ionisk ledningsevne til materialene vi produserer mens de lages. Fremgangsmåten er ny og gir unik innsikt i egenskapene til slike materialer. Prosjektet er en del av en større innsats i elektrifisering og neste generasjons lagring av elektrisk energi, og danner også en grenseflate mot FME-senteret MoZEES.

Utdannet to kandidater innen materialvitenskap for batterier - et felt i sterk vekst og med stort behov for kandidater. Realisert fast stoff ionisk ledningsevne for materialer i Li-Mg-Al-PO4 systemet. Dette er et system med stor kjemisk stabilitet mot ulike anode og katodematerialer. Utviklet en ny metode for in situ karakterisering av ioniske elektrolytter under fremstilling.

The project aims to develop new classes of solid-state electrolytes for micro batteries as energy storage media. The current main obstacle in realization of all-solid-state batteries is a sufficiently high Li-ion conducting electrolyte that is also electrochemically stable during operation. The project builds on our current expertise in construction of materials as thin films and our recent findings in pseudocapacitive cathode materials for development of new classes of rapid lithium ion conducting electrolytes. This is a requirement for realization of 3D structured high power all-solid-state batteries. The underlying idea is to use the layered approach of the atomic layer deposition (ALD) and molecular layer deposition (MLD) technique to design conduction pathways in amorphous electrolytes to open for high transport rates. An integrated approach between synthesis and characterization of the ionic properties of the deposited materials will be applied. We aim to obtain a selection of amorphous solid-state electrolyte materials that can function as model systems for development of new theories and approaches in targeted design of ion-conducting materials. The project will interact with Norwegian and international R&D related to battery technology via the proposed FME on Mobility Zero Emission Energy Systems or its partners. The requested resources, one PhD and one post doctor/researcher, will work in close interaction with specialists in the NAFUMA and FASE research groups at the Centre for materials science and nanotechnology, UiO, benefiting from recognized competences at a high international level. The Project will heavily use national infrastructure (RECX, NORFAB).

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale