Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Surface treatment of Artificial Graphite for Anodes in Lithium-Ion Batteries

Alternativ tittel: Overflatebehandling av syntetisk grafitt for anoder i litium-ion batterier

Tildelt: kr 8,0 mill.

Prosjektnummer:

309351

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2020 - 2022

Midlene er mottatt fra:

Organisasjon:

Geografi:

Grafitt er i dag det dominerende anodematerialet i litium-ion batterier (LIB) og representerer omtrent 15% av vekten til batteriet. Ved opplading vil Li-ionene legge seg mellom lagene i grafitten. Jo mer man lader opp batteriet, jo flere Li-ioner legger seg i grafitten, og desto vanskeligere blir det for nye Li-ioner å finne plass. Dette legger en stor begrensning på hvor hurtig man i dag kan lade opp LIB. I SAGA ønsker vi å utvikle og ta i bruk nye former for overflatebehandling av grafittpulver for å oppnå mye bedre egenskaper ved hurtig opp og ut-lading. Om vi lykkes med utviklingsarbeidet vil dette innebære at morgendagens li-ion batterier som bruker disse materialene vil kunne lade mye raskere, særlig ved lave temperaturer, og dermed være et viktig bidrag for å øke bruken av li-ion batterier i nye anvendelser og for nye brukergrupper. Dette vil være av stor betydning for Vianode for at vi skal kunne tilby høykvalitets anodematerialer til battericelleprodusenter. I tillegg vil forbedrede overflateegneskaper gi batteriene mye lenger levetid. Det vil også være mulig å ta i bruk andre mer bærekraftige råvarekilder som resirkulerte og biobaserte materialer. Prosjektet vil derfor gi et viktig bidra i å gjøre fremtidens batterier enda mer bærekraftige. IFE og SINTEF industri er sentrale samarbeidspartnere i prosjektet og vil bidra med battericelletesting og avansert material- og overflatekarakterisering for å skjønne de fundamentale sammenhengene mellom grafittens overflate og hvordan dette vekselvirker med elektrolytt og katode. Prosjektet starter opp i mars 2020 og vil vare ut 2022. Målet vil da være å ha utviklet overflatebehandling som muliggjør en dobling av ladehastigheten til LIB sammenliknet med dagens løsninger. I løpet av prosjektets første har vi undersøkt flere ulike metoder for å modifisere overflaten til grafitt i lab skala utstyr. Med støtte fra Sintef har vi i Q1 og Q2 2021 utviklet raske og enkle fysisk karakteriseringsmetoder for måle overflatebehandlingen og sjekke uniformitet. Kvalitet på overflatebehandlingen fra ulike prosesser er blitt sammenlignet både i pulverform og i battericelletesting. Karakteriseringsmetodene har vært viktig for å velge hvilke overflatebehandlngsmetoder og prosessparametere man skal gå videre med. I samarbeid med IFE og Sintef har det blitt utviklet metoder for battericelletesting for å kunne se på effekten av overflatebehandlingen på lade/utladingsegenskapene til grafitten og andre egenskaper som er viktig for hurtigladeegenskapene. I siste kvartal av 2021 har de optimaliserte forholdene fra lab skala reaktor blitt overført gradvis til pilot skala reaktor med lovende initielle resultater som viser stor grad av overføringsverdi og reproduserbarhet. Fokuset for 2022 vil dermed være og drive videre testing og optimalisering av overflatebehandlingen i pilot skala utstyr. Vianode har også startet noe produktkvalifisering med materiale som har blitt overflatebehandlet med metoder utviklet med basis i SAGA. Vi har også startet med

Elkem is planning industrial scale production of artificial graphite for anodes in lithium-ion batteries in the coming years, to be able to supply the growing demand in Europe for lithium-ion batteries. Particularly the battery demand for electric vehicles will be high, which requires high performance material capable of fast charge without compromising lifetime, energy density and safety. EU has a strong focus on sustainability throughout the value chain, and securing raw materials in Europe with low carbon footprint is highly valued. The idea of this project is therefor to improve the fast charging capability and reduce the carbon footprint of artificial graphite. This will be accomplished by increasing the first generation product life of graphite and developing second generation products of recycled and bio based graphite materials. Charging of lithium-ion batteries, and in particular fast and low temperature charging of graphite is the most important ageing mechanism in lithium- ion batteries so will be the focus for extending the first generation product life. The technical approach will focus on advanced surface treatments and mixed potential composite surface designs to encourage fast ion transport through the solid electrolyte interface. Reuse of graphite from end of life lithium-ion cells with new surface treatment methods and replacement of virgin fossil based coating materials with bio materials will be the technical approach for second generation materials.

Aktivitet:

ENERGIX-Stort program energi