Prototyp solid-state Li-metal baterie

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F70883521%3A28610%2F24%3A63579279" target="_blank" >RIV/70883521:28610/24:63579279 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Prototyp solid-state Li-metal baterie

Popis výsledku v původním jazyce

Prototypem je jednovrstvý pouzdrový článek solid-state Li-metal baterie využívající monokrystalickou Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2 katodu (SC-NMC532) a Li-metal anodu. Volně stojící katoda SC-NMC532 byla připravena procesem míchání a válcování bez nebezpečných rozpouštědel. K přípravě katody (SC-NM532) byl použit polymerní krystalický elektrolyt sukcinonitrilu (SC). Změkčený elektrolyt s bakteriálním celulózovým filmem byl použit v pevné fázi jako separátor pro prevenci lithiového dendritu. Ke zvýšení hustoty energie byl použit velmi tenký Li-metal (6,5 um) na měděném sběrači proudu. Napětí článku může dosáhnout 4,2 V, čímž překračuje napětí lithium-železo fosfátové (LFP) polovodičové baterie při použití polyethylenoxidového (PEO) polymerního elektrolytu. Funkční baterie pracuje při pokojové teplotě v rozsahu rychlostí 0,1-0,5 C. Zachování kapacity přesahuje 85 % po 100 cyklech. Prototyp je zachován v Univerzitním institutu.

Název v anglickém jazyce

Prototype of solid-state Li-metal battery

Popis výsledku anglicky

The prototype is a single-layer pouch cell of a solid-state Li-metal battery utilizing a single-crystal Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2 cathode (SC-NMC532) and a Li-metal anode. A free-standing SC-NMC532 cathode was prepared through a mixing and rolling process without hazardous solvents. Succinonitrile polymeric crystal electrolyte was employed in the cathode (SC-NMC532). A plasticized polymer electrolyte with bacterial cellulose film was used as a separator to prevent the formation of lithium dendrites. A very thin Li metal (6.5 um) on a copper current collector was used to increase the energy density. The cell voltage can reach 4.2 V, exceeding that of a lithium iron phosphate (LFP) semiconductor battery using a polyethylene oxide (PEO) polymer electrolyte. The functional battery operates within a rate range of 0.1-0.5 C at room temperature. The capacity retention exceeds 85% following 100 cycles. The prototype is preserved at the University Institute.

Druh

G_prot - Prototyp

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

<a href="/cs/project/TK03030157" target="_blank" >TK03030157: Další generace all-solid-state Li-ion baterií</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

9/2024

Číselná identifikace

9/2024

Technické parametry

Rozměry (Š*D*V): 6,5 cm*9 cm*0,45 mm Provozní teplota: pokojová teplota Rozsah napětí: 3,0-4,2 V Kapacita: 70 mAh (0,2 C) Rozsah rychlosti nabíjení a vybíjení (C-rate): 0.1-0.5 C Hustota energie: 260 Wh/kg Cyklická životnost:&gt; 85% po 100 cyklech

Ekonomické parametry

Omezené potenciálové okno a nízká iontová vodivost polymerního elektrolytu PEO omezuje výkonnost solid-state baterií. Sukcinonitrilové polymerní krystalické elektrolyty jsou kompatibilní s vysokonapěťovými katodami, jako je SC-NMC532 a proto vykazují vysokou iontovou vodivost, což umožňuje fungování polovodičových baterií na bázi SiO2 při okolní teplotě. Plastifikovaný polymerní elektrolyt se separátorem z bakteriální celulózy může potlačit růst lithiových dendritů a zabránit interakci mezi sukcinonitrilem a Li-metal. Pro dosažení vysoké hustoty energie byl prototyp navržen s použitím velkého hmotnostního zatížení katody a tenké anody a elektrolytu. Energetická hustota vzorku může dosáhnout 260 Wh/kg na základě celkové hmotnosti elektrod a elektrolytu.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

70883521

Název vlastníka

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—