Description du projet
Des batteries lithium-ion dotées de cathodes mieux conçues pour les véhicules électriques
Les oxydes métalliques mixtes de lithium, de nickel, de manganèse et de cobalt (NMC) constituent une catégorie de matériaux d’électrode qui peuvent être exploités pour la fabrication de batteries lithium-ion en raison de leur haute stabilité thermique. Les batteries lithium-ion incorporant de tels matériaux affichent une plus grande capacité, de meilleurs taux de cycle et une puissance plus élevée. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet UltraThick Las entend améliorer encore les performances électrochimiques des batteries NMC en développant des électrodes ultra-épaisses. Les chercheurs utiliseront des modèles de profondeur de pénétration et des techniques de spectroscopie avancées (spectroscopie par résonance magnétique nucléaire et spectroscopie par claquage induit par laser) pour identifier les voies de diffusion du lithium dans les électrodes. Les batteries lithium-ion dotées de cathodes ultra-épaisses pourraient trouver une large utilisation dans les véhicules électriques.
Objectif
"The proposal aims to improve the electrochemical power performance of NMC based generation 3b batteries through the development of ultra-thick electrodes. This will be done through the following objectives:
1.) Increased power performance in ultra-thick-film electrodes through the development of 3D electrode architectures
2.) Correlation of lithium-ion diffusion characteristics with 3D electrode architectures and related electrochemical performances through simple modeling via Penetration Depth Model (PDM)
3.) Establishment of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) as complementary methods for identification of lithium-diffusion pathways in 3D electrodes
4.) Realization of optimized 3D electrode architectures for anodes and cathodes prepared with environmentally friendly water-based slurries.
This will be done through a multi-discipline approach that involves the following techniques and principles: laser based ablation, ablated materials recycling, water based formulation, Nuclear Magnetic Resonance Imaging and Penetration Depth Model. Laser ablation will be used to fabricate 3D microstructures in ultra-thick NMC (nickel-manganese-cobalt oxide) based electrodes to increase the electrode porosity and help attain optimum cell power density of upto 209 Wh/kg at 2C cycling. The optimization of the 3D ablation patterns will be done through the correlating the electrode's power performance with its diffusion coefficient (determined via NMR imaging), electrode parameters and effective porosity via the PDM. Water based slurry formulation and ablated materials recycling will be done in conjunction to decrease production cost and allow laser ablation processing for electrodes closer to ""demonstration pilot level"" (TRL 5-6). Upon success of the project, NMC based generation 3b batteries can be realized for electric vehicle applications and we could reach on of the goals stated in Horizon 2021's Work Program."
Champ scientifique
- engineering and technologyenvironmental engineeringwaste managementwaste treatment processesrecycling
- natural scienceschemical scienceselectrochemistry
- social sciencessocial geographytransportelectric vehicles
- engineering and technologymedical engineeringdiagnostic imagingmagnetic resonance imaging
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Programme(s)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-AG-UN - HORIZON Unit GrantCoordinateur
76131 Karlsruhe
Allemagne