Duurzame batterijen die een hogere performantie hebben en slim aangestuurd kunnen worden, zullen een cruciale rol spelen in de Europese transitie van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare energiebronnen. Conventionele lithium-ionbatterijen gebruiken een vloeibare elektrolyt. Vastestof-ithium-ion-batterijen of lithium-metaal-vastestofbatterijen gebruiken een vast elektrolyt en lithium-metaal als batterijanode. Deze technologie krijgt steeds meer aandacht omdat ze lage kosten, hogere prestaties en een verbeterde veiligheid garanderen, maar ze zijn momenteel nog niet helemaal marktrijp. Het door de EU-gefinancierde SOLiDIFY-project ontwikkelt materialen en productieprocessen om nieuwe vastestof-fabricagetechnologieën tot bloei te brengen. Het zal een succesvolle integratie van vastenanocomposiet-elektrolyten en de productie van een nieuwe generatie lithium-metaal-halfgeleiderbatterijen mogelijk maken, waarbij Europa het voortouw neemt.

Periode

-

Het SOLiDIFY-project stelt een uniek productieproces en vast elektrolytmateriaal voor om lithium-metaal-halfgeleiderbatterijen - bekend als Gen. 4b op de EU-roadmap voor batterijen - te fabriceren. Het concept is gebaseerd op een vastestof -nanocomposiet-elektrolyt of nano-SCE en wordt gemaakt door een sol-gel-reactie die wordt gebruikt voor een vloeistof-tot-vastestof-toepassing bij de productie van composietkathodes en de vaste-elektrolytseparators. De algemene strategie om de beoogde energiedichtheid van 1200 Wh / L (400 Wh / kg) in een laadtijd van 20 minuten te bereiken, is: (1) de integratie van hoogenergetische NMC-actieve materialen mogelijk maken en (2) de ontwikkeling van nieuwe elektrode-architecturen voor hoge massa laadmogelijkheden, mogelijk gemaakt door de vloeistof-tot-vastestof-benadering. Een bijkomende uitdaging is een celassemblageproces op waterbasis te ontwillen. Daarvoor wordt gestreefd naar een geschikte bescherming van het hoogenergetische NMC-poeder met ALD dunne-filmcoatings. Ten slotte zullen dunne lithiumfolies met beschermende kunstmatige tussenlaagcoatings worden ontwikkeld voor laminering op de nano-SCE-separator.

Het belangrijkste doel van SOLiDIFY is het vloeistofverwerkte concept voor vastestof-celproductie van demonstratie in het laboratorium (TRL3) tot demonstratie van prototypes in een pilootlijn (TRL6) te brengen, met opschaling van het concept naar (1) de ontwikkeling van produceerbare materialen en processen en (2) de uitwerking van volledige celassemblageschema's met ultieme demonstratie van 1Ah pouch cells. Het materiaalonderzoek zal zich richten op (1) oplossingen die het opschalingsproces en de maakbaarheid mogelijk maken en (2) verdere verbetering van celintegratiestappen om de performantie te verbeteren. Parameters zoals kosten, milieu-impact en recycleerbaarheid worden ook meegenomen. De grotere reikwijdte van het SOLiDIFY-project behelst de ontwikkeling van een nieuwe en mogelijks door Europa geleide vastestofbatterijtechnologie met een volledig gedekte EU-waardeketen.

Lieve De Doncker

Contact

Lieve De Doncker

Business Developer Solar and Storage Materials at EnergyVille/UHasselt