Descrizione del progetto
Migliorare le prestazioni e la sicurezza delle celle di batterie agli ioni di litio
L’incremento del fabbisogno energetico mondiale di energia guida l’innovazione nei metodi di stoccaggio energetico: tra questi, le batterie agli ioni di litio sono molto promettenti. Nella produzione di batterie, l’elettrolita si decompone sull’elettrodo per formare l’interfase di elettrolita solido (SEI, solid electrolyte interphase). Questo strato, che ha uno spessore di circa 50 nanometri, è fragile e determina in larga misura lo stato di salute e il ciclo di vita della cella. Il progetto NanoBat, finanziato dall’UE, sta sviluppando una cassetta degli attrezzi che contiene metodi ad alta frequenza ultraveloci in grado di testare e quantificare i processi elettrici a livello di SEI, superiori di diversi ordini di grandezza alle tecniche attualmente disponibili. Le nuove tecniche miglioreranno la produzione e la verifica delle celle, creando molteplici vantaggi per produttori e clienti. Questi includono una riduzione degli sprechi e del consumo energetico, nonché batterie di lunga durata che dimostrano un miglioramento dell’instabilità termica.
Obiettivo
Sustainable storage of electrical energy is one of this century’s main challenges, and battery production is one of the future key industries with an estimated market potential of 250 Billion Euros by 2025 as stated by the European Commission. We contribute to this by establishing an RF-nanotechnology toolbox for Li-ion batteries and beyond Lithium batteries. The specific focus is on the nanoscale structure of the 10-50 nm thick SEI (solid electrolyte interphase) layer, which is of pivotal importance for battery performance and safety, but which is difficult to characterize and optimize with currently available techniques. The toolbox contains new nanoscale high-frequency GHz methods that are ultra-fast and capable of testing and quantifying the relevant electrical processes at the SEI, several orders of magnitude better than currently available techniques. Nanoscale imaging of the SEI electrical conductivity at high GHz frequencies will be done for the first time, and impedance changes are measured during electrochemical processes, supported by advanced modelling and simulation techniques. Several methods are tested in pilot-lines, including advanced electrochemical impedance spectroscopy and a newly developed self-discharge method that shortens the electrical formation process in battery production from 2 weeks to 10 min. Finally, the new methods will be used for high-throughput incoming quality control in the battery module production at our automotive end users, where 30.000 cells will be tested per day. In summary, we develop a solid basis of GHz-nanotech instrumentation to improve cell production and testing, resulting in major advantages for manufacturers and customers, for instance reduced waste and energy consumption, and longer lasting batteries that are safer with 90% improved thermal runaway. Project results will be disseminated to a large stakeholder group, with technical workshops (e.g. e-car rally) and conferences in nanotech and battery production.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Invito a presentare proposte
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H2020-NMBP-TO-IND-2019
Meccanismo di finanziamento
RIA - Research and Innovation actionCoordinatore
4020 LINZ
Austria