Kiselgrafen-komposit elektrod för litiumjonbatterier

Syfte och mål

FoI-projektets mål är ett proof-of-concept för en ny kisel-grafenkomposit som är lämplig för storskalig produktion. Denna grafenkomposit, utvecklad i en tidigare förstudie, är framtagen som ett högpresterande anodmaterial i litiumjonbatterier. När kompositen används som elektrodmaterial i batterierna, leder det till en viktig ökning av batteriernas energilagringskapacitet jämfört med dagens grafitelektroder.

En viktig aspekt är att kompositens syntesmetod möjliggör storskalig implementering. Den tekniska prestandan för denna nya typ av elektrodmaterial visar en klar förbättring av litiumjonbatteriets lagringskapacitet. Marknaden för dessa batterier växer med 20% varje år, drivet av den snabbt växande behovet av elfordon. Marknaden för anodmaterial för litiumjonbatterier, som är målet för detta projekt, är idag cirka 200 000 ton grafit till ett värde av cirka 40 miljarder kronor.

Inom projektet har de två materialföretagen 2D Fab och Vesta Si möjligheten att tillgodose detta marknadsbehov av anodmaterial om den högpresterande kompositen vidareutvecklas. De två företagen kommer tillsammans med Materialgruppen vid Mittuniversitetet och Battericentret vid Uppsala universitet, att utveckla grafen-kiselkompositen.

I fem arbetspaket kommer en fullständig förståelse av processmetoden för kompositen att tas fram och korrelera den med elektrokemiska prestanda hos battericeller. Ett slutligt arbetspaket fokuserar därefter på att assimilera den utvecklade tekniken i de deltagande företagen och planera för en slutlig IoD-demonstrator.

Abstract in English

Silicon graphene composite electrode for lithium ion batteries
The goal of this project is a proof-of-concept for a new silicon-graphene composite suitable for large-scale production. This graphene composite, developed in a previous feasibility study, is designed as a high performance anode material in lithium ion batteries. When the composite is used as the electrode material in the batteries, it leads to an important increase in the batteries' energy storage capacity compared to today's graphite electrodes.

An important aspect is that the composite synthesis method enables large-scale implementation. The technical performance of this new type of electrode material shows a clear improvement in the storage capacity of the lithium ion battery. The market for these batteries is growing by 20% every year, driven by the rapidly growing need for electric vehicles. The market for anode materials for lithium-ion batteries, which is the target of this project, is today about 200,000 tonnes of graphite worth about SEK 40 billion.

Within the project, the two material companies 2D Fab and Vesta Si have the opportunity to meet this market need of anode material if the high-performance composite is further developed. The two companies, together with the Material Group at Mid Sweden University and the Battery Center at Uppsala University, will develop the graphene-silicon composite.

In five work packages, a complete understanding of the process method of the composite will be developed and correlated with the electrochemical performance of battery cells. A final work package then focuses on assimilating the developed technology in the participating companies and planning for a final IoD demonstrator.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: 2D fab AB, Mittuniversitetet, Vesta Si AB

Projektledare: Magnus Hummelgård, Mittuniversitetet

Projektform: FoI-projekt

Bidrag: 2 000 000 kr

Projektets löptid: 31 maj 2020 - 31 maj 2022

Relaterade styrkeområden: