Biobaserad grafenbeläggning för anodmaterial i litiumjonbatterier (GraphAnode)

Visit at Granode Materials site in January 2023.

The ready formulation of bio-based binders, novel active material and graphene ready for shipment to Granode Materials for testing (a). The slurry viscosity was optimized as shown on (b,c) before anode deposition. The deposited anode film on copper foil showing good homogeneity and adhesion to copper foil is shown in (d).

Visit at Granode Materials site in January 2023.

The ready formulation of bio-based binders, novel active material and graphene ready for shipment to Granode Materials for testing (a). The slurry viscosity was optimized as shown on (b,c) before anode deposition. The deposited anode film on copper foil showing good homogeneity and adhesion to copper foil is shown in (d).

Resultat

Projektet GraphAnode presenterar en innovativ lösning för implementering av nästa generations anodkompositer för LiBs innehållande kiselnanostrukturer, utförd av forskarna vid RISE och industriella partner Granode Materials.

Biobaserade bindemedel (nanocellulosa, stärkelse) i kombination med syntetiserad grafen, skapar en synergisk ledande nätverksstruktur som kan hantera den överdrivna mekaniska hysteresen hos de kiselbaserade anoderna som i slutändan levererar högre energidensiteter under flera cykler av litium.

Introduktion av det nyskapande aktiva materialet baserat på expanderad grafit dekorerad med nanokisel och belagd med grafen har lett till ökad elektrokemisk prestanda i jämförelse med bara expanderade grafiten som referens. Anmärkningsvärt nog uppnåddes denna förbättring tillsammans med förbättrad hållbarhet för LiB-anoderna.

Vid formuleringen av anoderna användes de biobaserade bindemedlen stärkelse och nanocellulosa istället för vanligt styren-butadiengummi. Dessa resultat är viktiga för utvecklingen av nästa generations anoder och förbättrad batterihållbarhet.

Abstract in English

GraphAnode: Bio-Based Graphene coatings for anode materials in Li-ion Battery

Results

The project GraphAnode presents an innovative solution for implementation of the next generation anode composites for LiBs containing silicon nanostructures, conducted by the researchers at RISE and industrial partners Granode Materials.

A bio-based binder (nanocellulose, starch) in combination with sustainable synthesized graphene, creates a synergic conductive network structure that promises to contain the excessive mechanical hysteresis of the silicon-based anodes which ultimately delivers higher energy densities over several cycles of lithiation. Introduction of novel active material based on expanded graphite decorated with nanosilicon coated with graphene has led to the increased electrochemical performances in comparison to reference expanded graphite. Remarkably, this improvement was reached together with improved sustainability of the LiB anodes. The bio-based binders such as starch and nanocellulose were used in the formulation of anode instead of commonly used styrene-butadiene rubber. These results are important for the development of next generation anode and improved battery sustainability.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar av grafen våren 2022

Projektpartners: RISE, Granode Materials

Projektledare: Illia Dobryden, RISE

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Augusti 2022 - december 2022

Relaterade styrkeområden: