Tilbake til søkeresultatene

TEKNOKONVERGENS-Teknologikonvergens - grensesprengende forskning og radikal innovasjon

Aluminum Carbon Battery as Next Generation Battery

Alternativ tittel: Aluminum-karbon batteri som neste generasjons batteriteknologi

Tildelt: kr 12,6 mill.

Oppladbare batterier vil være en av kjerneteknologiene i framtidens energisystem basert på en høy andel fornybar energi. De siste årene er elektriske personbiler introdusert i et høyt tempo, og framover forventes også at batterier vil benyttes stadig mer i små og medium store stasjonære energi systemer. Den dominerende teknologien er Li-ion batteri, som i løpet av de siste årene har nådd et høyt produksjonsvolum, og dermed en sterkt redusert kostnad. Denne teknologien er svært materialintensiv, og materialene står for en høy andel av de totale kostnadene (ca 50 %). Videre er produksjon av materialene forbundet med et negativt miljøavtrykk, i tillegg til etiske utfordringer. Dagens Li-ion teknologi er basert på materialer som litium, kobolt, nikkel og kopper, som alle har utfordringer i forhold til tilgjengelighet, energiforbruk forbundet med produksjon, og etisk produksjon (spesielt kobolt). Videre finnes det fortsatt ikke gode prosesser for resirkulering av Li-ion batterier, som igjen er relaterte til de relativt komplekse materialene i systemet. Med tanke på den nær eksponensielle veksten som den globale batteriindustrien nå opplever, så er en viktig suksessfaktor å ha kontroll på hele verdikjeden av produksjonen, og spesielt å sikre tilgang til råmaterialer. Forskningen som skal foregå innenfor rammen av ALCBATT prosjektet har som mål å demonstrere et nytt og hittil uutforsket batterikonsept basert på rimelige, lett tilgjengelige og resirkulerbare materialer, nemlig aluminium og karbon, hvor anoden i batteriet vil være aluminium, og katoden lages av ulike typer karbon. Forskningen er derfor direkte rettet mot utfordringer knyttet til reduksjon av fossil energi, klima, og en omlegging mot en sirkulær økonomi. For å kunne lykkes med en utvikling av denne typen batterier så vil vi legge stor vekt på å identifisere fungerende elektrolytter, og vil kombinere teoretiske og eksperimentelle metoder for å studere solvatisering av salter i en rekke ulike solventer.

In view of the predicted exponential growth of the global battery industry, the key to success is the presence along the entire value chain, in particular securing the supply of raw materials. The research proposed within the ALCBATT proposal aims to demonstrate a nearly unexplored battery concept based on abundant, low cost, and recyclable materials, namely aluminum and carbon. The goal is further to demonstrate the improved performance of this battery on the laboratory scale. The research is thus perfectly aligned towards the societal challenges related to the climate crisis and reduction of fossil fuels, as well as the shift towards a circular economy. Key to the successful development of aluminum carbon batteries is identifying appropriate electrolytes, with an optimized solvation structure of the salt in a non-aqueous electrolyte. To identify electrolytes, a combination of fundamental modelling studies, utilizing machine learning algorithms, and advanced characterization and testing in small-scale batteries will be used. Furthermore, the studies of the charge and discharge reactions at the electrodes, particularly the aluminum anode, will be aided by the fabrication of controlled surface and grain boundary structures to gain the necessary knowledge on the quality of the materials. For all the components, Al anode, electrolyte, and carbon cathode, research will be aided by advanced characterization techniques, like XPS, TEM, and in-operando synchrotron techniques. Thus, the development will rely on enabling technologies like ICT and nanotechnology.

Aktivitet:

TEKNOKONVERGENS-Teknologikonvergens - grensesprengende forskning og radikal innovasjon