Grafenförstärkt koboltfri katod för nästa generations högspännings 5V litiumjonbatterier

Syfte och mål

Litiumjonbatterier spelar en viktig roll i energilagringsystemen, nu och framöver. Batterierna har blivit ett första val för mobila enheter, så som datorer, mobiltelefoner och elektriska fordon. Utveckling av koboltfria litiumjonbatterier är för närvarande också en av de största utmaningarna inom batteriindustrin.

I denna förstudie föreslår vi en genomförbarhetsstudie för att öka säkerhetsstabiliteten hos koboltfria, högspänning (5V) LiNi0,5Mn1,5O4 (LNMO) spinellkatodmaterial så att nästa generations koboltfria litiumjonbatterier med hög energitäthet (270Wh) / kg) och låg kostnad (200 € / kWh) kan utvecklas.

Detta vill vi uppnå genom att förbättra prestandan och stabiliteten hos högspänning 5V-spinellkatoden med hjälp av grafenbeläggning. Grafenbeläggningen kommer att förbättra prestanda för LNMO-baserade katodmaterial genom att:

  • Förbättra konduktiviteten hos LMNO-katoden
  • Tillhandahållande av ett stabilt (mekanisk styrka) och effektivt barriärskikt som förhindrar upplösning av mangan samt genom att hämma andra parasitiska reaktioner. 

Projektet genomförs av en multifunktionelprojektgrupp bestående av experter inom katod spinellmaterialen (RISE), grafen och grafen beläggningar (Graphmatech) och karrakterisering och förståelse av batterier (KTH). 

Abstract in English

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

Lithium-ion batteries plays an important role in energy storage and have become the preferred choice for mobile devices including computers, mobile phones and EVs. Development of cobalt free lithium ion batteries is one of the main challenges in battery industries.

In this pre-study, we propose a feasibility study for increasing the stability of safety of high voltage 5V LiNi0,5 Mn1,5 O4 (LNMO) spinel cathode materials so that next-generation cobalt free lithium-ion batteries with energy density (270Wh/kg) and low cost(200€/kWh) can be developed. This will be achieved by enhancing the performance and stability of high voltage 5V spinel cathode with graphene coating. Graphene-coating will enhance the performance of LNMO-based cathode materials by:
- Improving conductivity of LMNO cathode
- Providing a stable and effective barrier layer that prevent manganese dissolution while inhibiting other parasitic reactions.

The project is enabled by a cross-functional project group consisting of experts of material (RISE), graphene (Graphmatech) and batteries (KTH).

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: Graphmatech, KTH, RISE AB

Projektledare: Anwar Ahniyaz, RISE

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: 4 maj 2020 - 3 november 2020

Relaterade styrkeområden: