Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

MOF@rGO-based cathodes for Li-S Batteries (MOGLiS)

Alternativ tittel: MOF @ rGO-baserte katoder for Li-S-batterier

Tildelt: kr 4,3 mill.

I et voksende marked for elbiler og med den økende betydningen av fornybare energikilder, så krever det neste generasjons høyeffektive batterier. Li-ion-batterier, som dominerer det nåværende markedet, har begrenset kapasitet på grunn av at grafitt blir brukt som elektroder. Alternativt, forskes det på såkalte litium-svovelbatterier (Li-S) som virker å være lovende neste-generasjons erstatninger innen lette energilagringssystemer, takket være deres teoretiske energilagringskapasitet som er omtrent fem ganger større enn for eksisterende litiumionebatterier. Tilgjengeligheten av egnede katodematerialer som kan immobilisere store mengder svovel og har høy ledningsevne, samtidig som det ikke går på kompromiss med fleksibiliteten når det gjelder mekanisk eiendom, er imidlertid hovedutfordringen for implementering og industrialisering av Li-S-batterier. Prosjektet MOGLiS (MOF @ rGO-baserte katoder for Li-S-batterier) bruker teknikker innen nanoteknologi og tynnfilmfabrikasjon for å løse utfordringene med Li-S-batterier. Prosjektet anvender en unik nanomaterialdesignmetodikk for å lage nye funksjonelle materialer som skal brukes som katoder i Li-S-batterier. De funksjonelle materialene består av såkalte Metal Organic Frameworks (MOFs; «metallorganiskrammeverk») podet over et 2-dimensjonalt redusert-grafenoksid (rGO) nanoark. Lovende MOF kandidater har blitt evaluert, og to utvalgte kandidater er blitt syntetisert og podet over på grafenoksidark. Disse MOF @ rGO-katodene vil bli laget som en del av fleksible og sammenleggbare batterier med svært høy energilagringskapasitet som potensielt er fordelaktig i forhold til eksisterende batterier når det gjelder størrelse, sikkerhet og effektivitet. En dedikert potensiostat (Biologic VMP-3e (16kanaler, spesialinstrument) vil benyttes for å karakterisere de ulike katodematerialene. Nettsiden til MOGLiS prosjektet er blitt etablert.

Lithium-sulfur (Li-S) batteries are attractive next generation energy storage devices in sectors like transportation due to their higher theoretical capacity and energy density. The lack of high-performance cathodes that can overcome the decay in cell capacity with cycling hinders the current market realization of Li-S batteries. The MOGLiS project aims at fabricating high performance cathode materials using novel MOF@rGO architectures. These new nanostructures will be synthesized and upscaled by the Norwegian partners in this project with the aim of engineering high performance cathodes sourced from carefully crafted chemistry and tailored nano-architectures. The resulting cathodes will be characterized with superior electrical and mechanical properties with efficient immobilization of sulfur compared to state-of-the-art Li-S cathodes. Upscaling of the developed functional materials using novel flow reactor technology in the view of securing commercialization interests is also planned in MoGLiS. These next generation flexible Li-S cathodes will be designed and demonstrated at TRL 4 for a high initial capacity >1300 mAh.g-1 and a reversible capacity, after 20 cycles, superior to 1200 mAh.g-1, but also a high cyclability with demonstrations >100 cycles with a capacity loss of less than 0.010% per cycle, for a sulfur loading in the cathode superior to 75%.

Aktivitet:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale