NaGrams – Möjliggöra Natrium-ion (Na) batterielektroder med skräddarsydd Grafen mikro-struktur

Syfte och mål

Målet med detta genomförbarhetsprojekt är att sätta strategin framåt för att förbättra energitätheten för Na-jon-batterier med olika beläggnings-, blandnings- och tillverkningsstrategier för att belägga Na-ion-katodbatteri-materialet Fennac med grafen. Idag används > 5% av ett kolmaterial som tillsats i elektroderna för att få tillräcklig konduktivitet så att batterierna fungerar bra. Om det var möjligt att minska mängden kol (och därmed öka andelen aktivt elektrodmaterial) med bibehållen konduktivitet, skulle det vara mycket önskvärt.

Därför vill vi ersätta kolet med grafen. Vi kommer att använda Graphmatech AB: s unika Aros Graphene och deras unika beläggningsteknik för att hitta strategier där Fennac/Grafen-kompositmaterialets mikrostruktur kan skräddarsys. Det viktigaste är att hitta verktygen för att kontrollera beläggningsgraden, hur grafenet interagerar med en eller flera av Fennac-partiklarna och hur man kontrollerar mikrostrukturen.

När vi har dessa verktyg och ser att de har önskad effekt på egenskaperna har vi tillräckligt med information för att gå vidare med ett optimeringsprojekt. Natriumjonbatteri-teknologi som använder Fennac i aktivt material i katoden, har inte några sällsynta jordartsmetaller, vilket dessa typer av batterier grönare och säkrare än till exempel Li-ion-batterier. Vi tror därför att de föreslagna Na-jon-batterierna, särskilt för området för stationära lagringsapplikationer, har potential att bli en av de framtida batteriteknologierna.

Abstract in English

NaGrams – Enabling Sodium-ion (Na) battery electrode with tailored Graphene micro-structure
The goal of this Feasibility project is to set the strategy forward to enhance energy density of Na-ion batteries, using different coating/mixing/manufacturing strategies to coat the Na-ion cathode battery material Fennac, with graphene. Today, >5% of a carbon material is used as an additive in the electrodes to obtain sufficient conductivity so that the batteries work well. If it were possible to reduce the amount of carbon (and thus increase the proportion of active electrode material) with maintained conductivity, it would be very desirable.

Therefore, we want to replace the carbon with graphene. We will utilize Graphmatech AB's unique Aros Graphene and their unique coating technology to find strategies where the Fennac/Graphene composite material's microstructure can be tailored. The most important thing will be to find the tools for controlling the degree of coating, how the graphene interacts with one or more of the Fennac particles and how to control the microstructure.
Sodium ion battery technology, based on Fennac as active material in the cathode, has not any rare earth metals, which make these types of batteries greener and safer than for example Li-ion batteries. We believe, therefore especially for the area of stationary storage applications, the Na-ion batteries here proposed have potential to become one of the future battery technologies. When we have these tools and see that they have the desired effect on the characteristics, then we have enough information to proceed with an optimization project.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: Altris AB, Graphmatech AB, Uppsala Universitet

Projektledare: Tommi Remonen, Graphmatech

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 298 000 kr

Projektets löptid: 2 maj 2020 - 1 september 2020

Relaterade styrkeområden: