Imec verdubbelt energiedichtheid vaste-stof batterijen

Imec, partner in EnergyVille, kondigt een vaste-stof Li-metaal batterijcel aan met een ongeziene energie­densiteit van 400 Wh per liter met een laadsnelheid van 0.5C (2 uur).

Trefwoorden: #batterijcel, #batterijen, #EnergyVille, #imec

Lees verder

research

ENGINEERINGNET.BE - De huidige herlaadbare Li-ion batterijtechnologie heeft nog wat ruimte om te verbeteren, maar niet voldoende om bijvoorbeeld de radius en autonomie van elektrische voertuigen significant te verbeteren. Daarom wordt getracht het natte elektrolyt te vervangen door een vast materiaal.

Hierdoor wordt het mogelijk om de energiedensiteit van de cel verder te verbeteren, zelfs voorbij cellen gebaseerd op een vloeibare elektrolyt. Het vaste elektrolyt van imec heeft een exceptioneel hoog geleidingsvermogen tot 10 mS/cm met een potentieel tot zelfs nog hogere vermogens.

Kenmerkend voor het nieuw materiaal is dat het wordt gehanteerd als een vloeistof - door middel van een nat chemische coating. Pas wanneer het op zijn plaats zit in de holtes van de poreuze elektrodes wordt de vloeibare precursoroplossing omgezet in een vaste-stof. Zo kan men maximaal contact maken met de actieve poederelektrodes, zoals dit ook bij vloeibare elektrolyten het geval is.

Door het gebruik van vaste-stof nanocomposiete elektrolyten in combinatie met een standaard lithium-ijzerfosfaat (LFP) kathode en lithium metaal anode, heeft imec een verbeterde batterij ontwikkeld met een energiedichtheid van 400 Wh/liter aan een laadsnelheid van 0.5C (2 uur), een recordcombinatie voor een vaste-stof batterij.

Met dit resultaat heeft imec de resultaten van het afgelopen jaar al kunnen verdubbelen, en volgt daarbij de roadmap om uiteindelijk een densiteit van meer dan 1.000Wh/liter te bereiken aan een laadsnelheid van 2-3C (minder dan een half uur).

Bijkomend werd er gestart met de opschaling van de processen en cellen in een state-of-the-art labo voor deze nieuwe vaste-stof batterijtechnologie, inclusief een 300 m² pilootlijn voor batterij-assemblage dat een dry room omvat van 100m².

Deze conventionele A4 sheet-to-sheet lijn is ideaal geschikt voor nat coating van dit innovatieve vaste-stof elektrolyt. Zo kan de assemblage van de nieuwe cellen mits kleine modificaties uitgevoerd worden op bestaande ontwikkelingslijnen voor Li-ion batterijen met vloeibare elektrolyten. Dit wil zeggen dat de nieuwe technologie geen dure investeringen vraagt om over te schakelen van natte naar vaste-stof cellen.

De nieuwe pilootlijn is gevestigd op Campus EnergyVille en maakt het mogelijk prototypes van pouch cellen te ontwikkelen met een capaciteit tot 5Ah capaciteit. Het is daarmee klaar om een hoeksteen te worden voor onderzoeksgroepen en bedrijven die verder willen inzetten op R&D-projecten rond dit soort batterijen.


(bron en foto: EnergyVille)