FLUFFY – Fluoride-based Na-ion battery cathodes for stationary energy storage

Verden står overfor en energi- og klimakrise, og det er nødvendig med en stor overgang til fornybare energikilder for å oppfylle klimaforpliktelsene. Ettersom vi i økende grad nyttiggjør væravhengige kilder som sol- og vindkraft, er det avgjørende å ha pålitelige måter å lagre elektrisitet og å kunne overføre denne til strømnettverket når det er nødvendig. Stasjonære energilagringssystemer, som batterier, kan lagre slik intermittent energi, unngå at produsert strøm ikke nyttiggjøres og åpner for nye muligheter for tilgang til elektrisitet i områder der strømnettverket er begrenset. Mens litium-ion-batterier (LIBer) for øyeblikket er den foretrukne teknologien for bruk innen elektrisk mobilitet, så eksisterer det allerede nå bekymringer til langvarig tilgjengelighet, bærekraft og kostnader for påkrevde råvarer som kobolt, nikkel, litium eller kobber. Nye typer av sikre, bærekraftige og rimelige batterier med høy ytelse er sterkt ønsket for stasjonær lagring. Natrium-ion-batterier (SIBer) er godt egnet til slik bruk. Disse anses som mer sikre enn LIBer av flere grunner, og viktigere, de kritiske materialene som brukes i LIBer kan erstattes i SIBer av mer utbredte og bærekraftige alternativer. SIBer baner dermed vei for en grønnere, og forventelig rimeligere, neste generasjon stasjonær energilagringsteknologi. FLUFFY-prosjektet fokuserer på å identifisere fluoridbaserte katodematerialer som maksimerer de elektrokjemiske egenskapene, levetiden og minimerer det miljømessige fotavtrykket til natrium-ion-batterier. Den høye elektronegativiteten til fluor forbedrer de elektrokjemiske egenskapene og den kjemiske stabiliteten, noe som gjør disse materialene ideelle for batteriapplikasjoner. Vår tilnærming med blandede anionsystemer vil ytterligere modifisere fluoridkjemien for å øke ionisk og elektronisk ledningsevne. Prosjektets tverrfaglige tilnærming samler et mangfoldig team av forskere med solid bakgrunn innen faststoffkjemi, batterimaterialer, elektrokjemi, modellering og operando-teknikker. Disse ekspertene vil samarbeide om å syntetisere og studere de elektrokjemiske egenskapene til fluoridbaserte materialer i sanntid ved hjelp av operando-teknikker, og dermed gi et betydelig bidrag til energilagringsteknologi. Som et Forskerprosjekt for Unge Forskertalenter gir FLUFFY unge forskere en unik mulighet til å samarbeide mot et felles mål og gjøre et meningsfull bidrag innen ett av Norges høyt prioriterte forskningsområder innen teknologi.

The FLUFFY project aims to accelerate stationary energy storage research by developing cathodes for advanced sodium-ion batteries. With the increasing reliance on weather-dependent renewable energy sources, it is essential to establish a reliable energy storage system to guarantee a steady supply of clean energy. Sodium-ion batteries have emerged as a promising and sustainable solution due to their relatively high volumetric energy density, long cycle life, and cost-effectiveness. The FLUFFY project will focus on identifying fluoride-derived materials as cathode materials that maximize the electrochemical performance, lifetime and minimize the environmental footprint of sodium-ion batteries. The high electronegativity of fluorine enhances the electrochemical performances and chemical stability, making these materials ideal for battery applications. Our mixed-anion approach will further modify the fluoride chemistry to increase ionic and electronic conductivity. The project's multidisciplinary approach brings together a diverse team of researchers with a solid background in solid-state chemistry, battery materials, electrochemistry, modelling and operando techniques. These experts will work together to synthesize and study the electrochemical behaviour of fluoride-derived materials in real-time using operando techniques, making a significant contribution to energy storage technology. As a Researcher Project for Young Talents, FLUFFY provides young researchers a unique opportunity to collaborate towards a common goal and make a meaningful impact in one of Norway's top-priority research (technology) fields.