Biobaserad grafenbeläggning för anodmaterial i litiumjonbatterier (GraphAnode)

Sammanfattning

Ett uppladdningsbart litiumjonbatteri (Li-ion) är en viktig avancerad teknik i många tillämpningar som kräver mycket hög energi- och effekttäthet. Denna teknik är nödvändig för framtidens miljömässigt hållbara och digitaliserade värld och har stor betydelse för bärbar elektronik, elverktyg och hybrid-/elfordon. Anodmaterialet i sådana batterier är en avgörande del som möjliggör elektriskt strömflöde i kretsar och således reversibel absorption och emission av litiumjoner från katodmaterialet samt lagring av litiumjonerna i laddat tillstånd. Stabila biobaserade stärkelse-grafen- och nanocellulosa-grafendispersioner kommer att tillämpas för att ytmodifiera grafit och kiselbaserade anoder via kommersiellt tillgängliga procedurer för att öka deras prestanda. Grafen är nyckelkomponenten i detta projekt för att förbättra den elektriska ledningsförmågan, termiska stabiliteten och kapaciteten för anodmaterialen. Det finns stor teknisk potential att utveckla tillvägagångssätt för en biobaserad grafenbeläggningsprocedur av kol- och kiselanodmaterial. Dessa nya anoder med förbättrad prestanda kan erbjuda stora möjligheter för kommersiell implementering eftersom grafitanoder redan är mycket kommersiellt genomförbara. Detta projekt har en stark koppling till flera globala mål i agenda 2030, såsom ”Hållbar energi för alla”, ”Hållbar industri, innovationer och infrastruktur”, ”Hållbara städer och samhällen” och ”Bekämpa klimatförändringarna” via minskning av bensin och fossilbaserade material med hjälp av nya energilagringslösningar genom implementering av 2D-material och biobaserade resurser med stor betydelse för industrin.

Abstract in English

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

Summary

A lithium-ion (Li-ion) rechargeable battery is a vital advanced technology that is utilized in many applications requiring very high energy and power densities. This technology is essential for a future sustainable world with high importance for portable electronics, power tools, and hybrid/full electric vehicles. The anode material in such batteries is a crucial part. High volumetric expansion of silicon-based anodes reduces the cyclic-stability of typical Li-ion batteries. Carbon coating and binder materials are key to ensure stable anodes. Stable bio-based starch-graphene and nanocellulose-graphene dispersion will be applied to surface modify graphene and silicon-based anodes via commercially available procedure to boost their performance. Graphene is the key component in this project to improve electrical conductivity, thermal and cyclic-stability for anode materials. RISE has expertise in graphene dispersions, binder formulations and has all needed surface characterization tools. Granode has a well-established and scalable technology based on silicon nanoparticles and nano-graphite and expertise in electrochemical characterization. There is a high technical potential to develop commercially viable and scalable routes for bio-based graphene coating procedures of carbon and silicon anode materials. This project strengthens several global goals in agenda 2030, such as “Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy”, ”Industry, Innovation and Infrastructure”,”Sustainable Cities and Communities” and Climate action” via reduced consumption of fossil fuels and increasing use of bio-based resources.

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: