Projektbeschreibung
Europa hat bei der Festkörper-Lithium-Batterietechnologie der nächsten Generation die Nase vorn
Nachhaltige Batterien mit extrem hoher Leistung und intelligenten Funktionen werden eine entscheidende Rolle beim Übergang Europas von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien spielen. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien verwenden einen Flüssigelektrolyten. Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien oder Festkörper-Lithium-Metall-Batterien hingegen verwenden einen Festelektrolyten und Lithium-Metall als Batterie-Anode. Da diese niedrige Kosten sowie eine hohe Leistung und verbesserte Sicherheit versprechen, gewinnen sie zunehmend an Aufmerksamkeit, sind jedoch immer noch weit davon entfernt, wirtschaftliche Tragfähigkeit zu erlangen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SOLiDIFY werden Materialien und Fertigungsverfahren entwickelt, um eine neuartige Technologie zur Herstellung flüssigprozessierter Festkörper zu verwirklichen. Damit soll zum einen die erfolgreiche Integration eines Nanokomposit-Festelektrolyten und die Herstellung einer neuen Generation von Festkörper-Lithium-Metall-Batterien ermöglicht und zum anderen eine Spitzenposition für Europa auf diesem Gebiet gesichert werden.
Ziel
The SOLiDIFY project proposes a unique manufacturing process and solid-electrolyte material to fabricate Lithium-metal solid-state batteries – known as Gen. 4b on the EU battery roadmap. The concept is based on a solid nanocomposite electrolyte or nano-SCE. It is made by a sol-gel reaction which is used advantageously for a liquid-to-solid approach in the fabrication of the composite cathode and the solid-electrolyte separator. The general strategy to reach the target energy density of 1200Wh/L (400Wh/kg) in 20 minutes charging time is: (1) enabling the integration of high-energy NMC active materials and (2) development of new electrode architectures for high mass loading and enabled by the liquid-to-solid approach. An added imposed challenge is a water-based cell assembly process. To this end, suitable protection of the high-energy NMC powder with ALD thin-film coatings is pursued. Finally, thin lithium foils with protective artificial interphase coatings will be developed for lamination on the nano-SCE separator.
The main goal of SOLiDIFY is to bring the liquid-processed solid-state cell fabrication concept from demonstration in the lab (TRL3) to demonstration of prototypes in pilot line (TRL6), with upscaling of the concept both towards (1) the development of manufacturable materials and processes and (2) the discovery of full cell assembly schemes with ultimate demonstration of 1Ah pouch cells. The material research will focus on (1) solutions enabling the upscaling process and manufacturability and (2) further improvement of cell integration steps to enhance performance. Manufacturable parameters such cost, environmental impact and recycling will also be handled. The larger scope of the SOLiDIFY project entails the development of a novel and potentially European-lead solid-state battery technology with fully covered EU value chain.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologymechanical engineeringmanufacturing engineering
- engineering and technologyenvironmental engineeringwaste managementwaste treatment processesrecycling
- natural scienceschemical scienceselectrochemistryelectric batteries
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryalkali metals
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-LC-BAT-2019
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
3001 Leuven
Belgien