Descrizione del progetto
Batterie agli ioni di litio con progettazioni migliori dei catodi che si rivelano promettenti per i veicoli elettrici
Gli ossidi metallici misti composti da litio, nichel, manganese e cobalto sono una classe di materiali per elettrodi che può essere impiegata nella produzione di batterie agli ioni di litio grazie alla loro elevata stabilità termica. Le batterie agli ioni di litio che contengono questi materiali dispongono di capacità, numeri di cicli e potenza maggiori. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto UltraThick Las si propone di migliorare ulteriormente le prestazioni elettrochimiche delle batterie composte da nichel, manganese e cobalto mediante lo sviluppo di elettrodi ultra spessi. I ricercatori si avvarranno di modelli di profondità di penetrazione e di tecniche di spettroscopia avanzata (spettroscopia di risonanza magnetica nucleare e spettroscopia di ripartizione indotta da laser) al fine di identificare i percorsi di diffusione del litio all’interno degli elettrodi. Le batterie agli ioni di litio con catodi ultra spessi potrebbero trovare un ampio impiego all’interno dei veicoli elettrici.
Obiettivo
"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."
Campo scientifico
- 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
Programma(i)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-AG-UN - HORIZON Unit GrantCoordinatore
76131 Karlsruhe
Germania