Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

High Energy Lithium Sulfur Battery

Alternativ tittel: Høyenergi Litium Svovel Batteri

Tildelt: kr 4,5 mill.

Prosjektnummer:

296595

Prosjektperiode:

2019 - 2022

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

I dette prosjektet videreutvikler Morrow Batteries AS og SINTEF litium-svovelbatterier (LiS) med høy ytelse og lav kostnad for å støtte overgangen til et karbonnøytralt samfunn. Batteriet vil potensielt ha en praktisk gravimetrisk energitetthet på omtrent det dobbelte av de beste Li-ion-batteriene i dag. Andre fordeler omfatter lavere materialkostnader, lavere miljøpåvirkning fra produksjonen (ingen bruk av kobolt eller nikkel), forbedret ytelse ved lav temperatur og redusert risiko for sikkerhetsfarer som termisk rømling. Morrow Batteries AS har allerede utviklet en grafén-stabilisert svovelkatode basert på proprietær teknologi, som overgår de beste resultatene rapportert i litteraturen, og som ennå ikke er blitt optimalisert. Hovedmålet med katodestudien var å forbedre den mekaniske styrken uten å gå på bekostning av energitettheten. Dette krevde at vi måtte skreddersy polymer-coatingen av den svampe-lignende karbonstrukturen, hvor det også var kritisk å bevare en akseptabel impedans. Flere karbon/bindemiddelforhold ble testet og sammensetningen som ga optimal mekanisk styrke/impedans ble valgt for videre studier. Denne forbedringen muliggjør R2R-produksjon, som er en forutsetning for kommersiell celleproduksjon. Imidlertid, for å produsere et batteri, er det nødvendig med en anode og elektrolytt som er kompatibel med katoden. Litium-metall har den høyeste potensielle ladningstettheten blant anoder, men har en tendens til å danne dendritter når de blir ladet, noe som fører til kortslutning.En foreløpig elektrokjemisk litierings-strategi for anoden har blitt utforsket. Den svampe-lignende karbonstrukturen ble brukt som arbeidselektrode i en knappcelle mot en metallisk litium mot-elektrode, og deretter testet galvanostatisk. Karbonsvamp-anoden oppnådde en ladningskapasitet på 12 mAh/cm2 ved en strømtetthet på 1 mA/cm2, uten å kortslutte. Videre viste anoden enestående sykle-effektivitet på 99% i 150 sykluser. Denne innledende studien oppmuntret oss til å utvikle ex-situ litieringsmetoder av karbonsvamp-strukturen via smelteimpregnering. Karbonsvampen utviklet av Morrow Batteries (originalt som støtte i katoden) har blitt brukt som støtte for Li-metall i anoden. Fremdriften på anodeutviklingen ble oppnådd i samarbeid med SINTEF. Vi avanserte en metode for å deponere Li-metall i karbonsvampen som anode, og den store utfordringen var å utvikle en reproduserbar prosess.

Although, more work needs to be done regarding material/process scale-up to form the basis for production and commercialization of Li-S batteries by Morrow Batteries AS, we have made progress in electrodes developments. One of our R&D achievements obtained within the frame of the project, the impregnation of metallic seed particles during foam manufacture is novel, and if it proves to be beneficial during electrochemical testing would potentially represent new intellectual property.

In this project, Graphene Batteries AS and SINTEF will develop high-performance / low-cost Lithium-Sulphur (LiS) batteries that will support the transition to a carbon-neutral society. Graphene Batteries has already developed a graphene stabilised sulphur cathode based on proprietary technology, that already matches the best state-of-the-art reported in the literature, and it has not yet been optimized. However, in order to produce a battery, an anode and electrolyte compatible with the cathode is needed. Lithium metal has the highest charge density among available anodes, but tends to form dendrites when charged, leading to short circuit. Graphene Batteries has developed a carbon foam to be used as support in the cathode, and this foam will also be used as support for Li-metal for use in the anode. SINTEF will develop a method to deposit Li-metal over the carbon foam for the anode, where carbon will only contribute a few percent to the total mass of the anode. The combined battery will potentially have a practical gravimetric charge density roughly double that of the best Li-ion batteries. Other advantages comprise lower cost of materials, lower environmental impact of production (No use of cobalt or nickel), improved low-temperature performance and reduced risk of thermal run-away safety hazards.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi