< Terug naar vorige pagina

Project

Nanogestructureerde anodes voor high-energy solid-state lithium-ionbatterijen

Lithium-ion is de technologie bij uitstek voor toepassingen met oplaadbare batterijen, aangezien de chemische samenstelling van de Li-ion-elektrode de hoogste bekende volumetrische en gravimetrische energiedichtheid biedt. Sinds de eerste introductie op de markt door Sony in 1991, heeft het ongeveer 20 jaar geduurd om de energiedichtheid te verdrievoudigen van 200Wh/L naar 600Wh/L, voornamelijk door verbeteringen in de elektrodeformuleringen. Deze evolutie werd voornamelijk gedreven door de komst van draagbare elektronica zoals de smartphone. In de afgelopen jaren hebben we een toename van de energiedichtheid gezien met de introductie van nieuwe elektrodematerialen met een hogere intrinsieke Li-ion-opslagcapaciteit. State-of-the-art cellen bereiken tegenwoordig bijna 700Wh/L. Deze tweede golf in Li-ion-technologieontwikkelingen wordt aangedreven door de opkomende markt voor elektrische voertuigen. Voor de volgende generatie batterijen, gericht op 1000 Wh/L, is men het er algemeen over eens dat Li-metaalanodes in combinatie met volledig solid-state concepten nodig zullen zijn. Imec ontwikkelt hooggeleidende vaste nanocomposietelektrolyten voor solid-state lithium- en li-ionbatterijen. Voor de integratie van de eerste generaties gebruiken we gelijkaardige kathode- en anodematerialen zoals die nu gebruikt worden in natte batterijen. De nadruk ligt op interfacecontrole en mechanische stabiliteit. In een volgende stap zullen nieuwe kathode- en anodematerialen worden geïntroduceerd. Legeringsmaterialen zoals silicium en tin hebben een groot potentieel voor verhoogde capaciteit in vergelijking met de huidige grafietanodes. Helaas zijn deze materialen in zuivere vorm onstabiel en verpulveren ze tijdens het fietsen van de batterij. Nanostructurering kan zorgen voor verbeterde cyclusbaarheid. Het project zal de elektrodepositie van de materialen in geordende nanogestructureerde architecturen onderzoeken om stabiele, hoge capaciteit en snelladende anoden te verkrijgen.

Datum:10 jan 2022 →  Heden
Trefwoorden:Electrochemistry, Li-ion batteries
Disciplines:Batterijtechnologie
Project type:PhD project