Milepæl for næste generation af solid-state batterier til at drive fremtidige langdistance elektriske køretøjer

Imec, verdens førende forsknings- og innovationshub inden for nanoelektronik, energi og digitale teknologier og partner i EnergyVille, har fremstillet en innovativ type solid-state Li-ion batteri, der opnår en energitæthed på 200 Wh/liter ved en opladningshastighed på 0,5C (2 timer). Dette batteri er en milepæl på vores køreplan for at overgå våd Li-ion-batteriydelse og nå 1000Wh/L ved 2C i 2024. Med denne klare ydelsestekniske vej, imecs batteriteknologi er klar til at blive en konkurrent til at drive morgendagens hurtigopladning, langdistancekøretøjer.

Fremtiden for mobilitet vil i høj grad være elektrisk, drevet af hurtig opladning, sikker, og kompakte batterier. Nutidens genopladelige Li-ion-batterier har plads til forbedring, men ikke nok til at give køretøjer tilstrækkelig rækkevidde og autonomi. Imecs forskere arbejder på en næste generation af batterier, udskiftning af den våde elektrolyt med et fast stof, for at øge cellens energitæthed.

For nylig, imec udviklede en solid nanokompositelektrolyt med en usædvanlig høj ledningsevne på op til 10 mS/cm og med potentiale til at øge denne yderligere. Med denne nye elektrolyt, imec har nu lavet et prototype batteri. Elektrolytten blev påført battericellen som en flydende precursor, og størknet bagefter. Prototypebatteriet opnåede en volumetrisk energitæthed på 200 Wh/liter ved en opladningshastighed på 0, 5°C (2 timer).

"Vores resultater viser, at vi kan lave solid-state batterier, der har potentialet til at nå våde batteriers egenskaber, og dette ved hjælp af fremstillingsprocesser svarende til dem for våde batterier, " siger Philippe Vereecken, Principal scientist og program manager hos imec, "Men i modsætning til våde batterier, vores solid-state batterier vil være kompatible med metalliske lithium anoder med et mål på 1, 000Wh/liter ved en opladningshastighed på 2C (en halv time). Det her, sammen med deres længere levetid og forbedrede sikkerhed, gør dem til en lovende kompakt batteriteknologi til morgendagens langrækkende køretøjer."

For yderligere at forbedre batteriets ydeevne, imec ser på at kombinere nanopartikelelektroder med sin solide nanokompositelektrolyt. Imec bruger ultratynde belægninger som såkaldte bufferlag til at styre grænsefladen mellem den aktive elektrode og elektrolyt. Denne teknologi kan også bruges til at forbedre ydeevnen af ​​standard flydende celler og endda til hel-solid-state batterier med pressede og sintrede uorganiske elektrolytter.

At bringe innovativ batteriteknologi ud i livet og overføre den til markedet vil kræve involvering og engagement fra verdens største materialeleverandører og batteriproducenter. Derfor, imec udfører sin batteri-R&D som et samarbejdsprogram for åben innovation, hvortil alle interesserede parter inviteres.