Grafenförstärkt koboltfri katod för nästa generations högspännings 5V litiumjonbatterier

Syfte och mål

Graphmatech utvecklade en industriell relevant och skalbar metod för beläggningen av LNMO med de olika grafenmaterialen, grafenoxid och reducerad grafenoxid. Vid KTH tillverkades pouchceller, bestående av de nyutvecklade avancerade grafenbelagda LNMO katoderna, EMC/EC 1M LiPF6 som elektrolyt samt grafitanoder. I den preliminära studien visade de grafenmodifierade högspännings katodmaterialen ha märkbara fördelar i cyklingsstabilitet i jämförelse med de obelagda högspännings katodmaterialen.

Resultat och förväntade effekter

Projektet har identifierat potentiella grafenbaserade fyllmedel (grafen, grafenoxid och reducerad grafenoxid) och högspänningskatoden, LNMO, vilken har en stor potential att förbättra de elektrokemiska egenskaperna hos högspännings-litiumjonbatterier. Den identifierade grafenbeläggningsmetoden kan användas för att utveckla grafenbelagda och grafenbundna LNMO-pulver. De preliminära resultaten indikerade en märkbar ökning i elektrokemisk prestanda för den grafenbelagda högspänningskatoden, LNMO jämfört med den obelagda.

Upplägg och genomförande

Projektet strukturerades upp i 3 arbetspaket (WPs). Arbetspaket 1 tillägnades samordning och konsortiekonstruktion inom projektet. De andra två arbetspaketen ansvarade för materialval, materialutveckling (2)och prestandaanalys (3). Periodiska uppdateringsmöten hölls varannan vecka med alla partners. Konsortiet säkerställde ett nära samarbete mellan SME, akademin och institutet vilket resulterade i positiva resultat som potentiellt kan leda till större projekt med fokus på optimering av material, processer och karakteriseringsverktyg framtagna i denna förstudie.

Abstract in English

Graphene-enhanced cobalt free cathode for the for next-generation high voltage 5V lithium-ion batteries

◾️Purpose and goal
Graphmatech developed industrially relevant and scalable method for coating of LNMO with different graphene materials including graphene oxide and reduced graphene oxide. At KTH these new graphene coated LNMOs is formulated into a model pouch cell compose of newly developed advanced cathode, EMC/EC 1M LiPF6 electrolyte and Graphite anode. The preliminary study indicated that graphene modified high voltage cathode material have significant advantages over the uncoated high voltage cathode materials in terms of cycling stability.

◾️Expected results and effects
The project has identified potential graphene-based fillers (Graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide) and high voltage cathode, LNMO that have a strong potential to improve the electrochemical properties of the high voltage lithium ion batteries. The identified graphene coating method could be used to develop graphene coated and bridged LNMO powders. The preliminary results indicated a significant increase in electrochemical performance of graphene coated high voltage cathode LNMOs in comparison to the uncoated one.

◾️Planned approach and implementation
It was structured with 3 work packages (WPs). The work package 1 is dedicated to coordination and consortium construction within the project. The other 2 work packages were responsible for material selection, materials development, and performance analysis. Periodic biweekly update meetings were held with all partners. The consortium assured a close collaboration in between SME, academia and institute and result a positive output that can potentially leading to larger project focused on optimization of materials and processes and characterization tools developed in it.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: RISE, Graphmatech och KTH

Projektledare: Anwar Ahniyaz, RISE

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Maj 2020 - november 2020

Relaterade styrkeområden: