Silicon-Graphene Nanoengineered Anode for Li-ion batteries 2

For å nå målet om grønn energiomstilling er det avgjørende å videreutvide applikasjoner for lagring av elektrisk energi. Blant en rekke energilagringsløsninger representerer Li-ion-batteri (LiB) den mest utviklede og pålitelige teknologien, som gir høy energitetthet og langsiktig holdbarhet. LiB batterier har en direkte potensiale til å muliggjøre nullutslippsløsninger som en del av det grønne skiftet. Imidlertid trenger det voksende markedet for elektriske kjøretøy, forbrukerelektronikk og stasjonær energilagring høyere energitetthet enn det som er tilgjengelig i LiB-markedet i dag. En stor innsats fra akademia og industrien er utført for å forbedre energitettheten til LiBs samtidig som den langsiktige ytelsen som kreves av applikasjonene opprettholdes. Mens energitettheten til katodematerialer nesten har nådd teoretisk grense, er den alternative silisium anodekandidaten til den nåværende brukte grafitten å være den mest mulige og økonomiske tilnærmingen til høy energitetthet. Bruken av Si-baserte anoder blir sett på som det neste trinnet i LIB-teknologiutviklingen mot høyere kapasitet på grunn av mineralets tilgjengelighet, lave pris og en bemerkelsesverdig lagringskapasitet for Li-ionene. Imidlertid resulterer betydelige strukturelle/morfologiske endringer under lade- og utladingssykluser til rask forringing av batterier fremstilt med Si-baserte anoder. Hovedmålet med SIGNAL 2 er å forbedre levetiden til Si-baserte anoder ved å lage en Si/grafen-kompositt gjennom en skalerbar produksjonsprosess. Prosjektstrategien er å utnytte skalerbare prosesser for Si-vekst gjennom en CVD-prosess og den unike FORZA-produksjonsteknologien for grafen utviklet av CealTech. Vi forventer at vår nye tilnærming og FoU-resultatene oppnådd gjennom dette prosjektet vil demonstrere et anodemateriale som direkte kan introduseres i dagens LIB-produksjon.

The SiGNAL 2 project is a pioneering initiative aimed at developing a novel Si-C composite anode material for Li-ion batteries, synthesized from silicon nanoparticles and 3D graphene using a bottom-up approach. Building on insights from the predecessor project, SiGNAL, the project aims to devise scalable synthesis methods for the Si/Gr composite, with the goal of producing anodes that deliver a capacity of 800 mAh/g over 1000 cycles at 80% Depth of Discharge in a full cell, while maintaining 80% capacity retention. The project aligns with the thematic priorities for energy and low emissions technology and is expected to address high-density energy storage challenges for electric vehicles and other applications. With a commitment to societal impact, gender balance, and knowledge contribution, the project is anticipated to enhance the security of battery material supply in Europe, contribute to scientific discourse, and positively impact the battery industry in Norway. The strategic partnership with Elkem, a major Si producer, will further facilitate the market introduction of the proposed technology. This project will have a positive impact on other Norwegian industrial players producing silicon-based or graphene materials for the battery industry. And it will also facilitate the expansion of the battery department at Cealtech and lead to the recruitment of personnel specializing in material science, electrode design, and engineering.