SBIR Phase I: SafeLi: Graphene monoxide anodes for extreme batteries

SBIR 第一阶段:SafeLi:用于极限电池的一氧化石墨烯阳极

基本信息

  • 批准号:
    1843306
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-02-01 至 2020-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) project arises from bringing new materials to market for making improved rechargeable lithium ion batteries needed by the high-tech economy, medicine, and the military (batteries are the second largest military consumable). In today's world, everything, including medical devices (e.g., wireless implants and sensors), has an app; using apps requires batteries. This project will produce "Safer Energy for the Wireless World"; the resulting improved batteries will incorporate novel, lighter, and safer (no overheating) anode materials that will charge faster and store more energy than current versions. The new anode materials are estimated upon success to yield sales of $1B during the first 10 years from selling the materials to battery manufacturers to incorporate, initially, as composites in lithium ion battery anodes, and, later, as the entire active anode. Broader societal impacts include greater safety because the batteries do not overheat; lighter, more portable devices with longer battery life and faster recharging time; reduced need for backup batteries; and diverse STEM workforce development though applied research and entrepreneurship training.This SBIR Phase I project proposes to develop safer, more powerful ways to charge electronic devices by translating fundamental research from university to industry. The opportunity arises from an NSF-supported discovery of the first solid form of carbon monoxide known, a two-dimensional crystal structure: graphene monoxide (GmO). GmO and its first proposed application for anodes in lithium ion batteries are patented. Knowledge gaps to be addressed include identifying tailored materials for optimizing batteries for electronics, using theoretical and experimental approaches to identify the maximum energy storage capacity for lithium batteries, and determining the energy and power densities and safety properties under normal and extreme operating conditions. The technology must be demonstrated in 200-mAh pouch batteries, the first milestone needed for battery manufacturers to consider adopting the innovation through licensing or sales. The second milestone is to scale up materials to produce large quantities. The overall goal is to commercialize the GmO material into an active anode or additive material for extreme batteries. In sum, the project will yield prototype batteries made from the new materials, optimize properties for specific partner applications, simulate interactions between GmO and Li, and identify pathways for scaleup of materials production.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项小型企业创新研究(SBIR)项目的更广泛的影响/商业潜力来自将新材料带到市场上,以改善高科技经济,医学和军事所需的可充电锂离子电池(电池是第二大军用消耗品)。在当今世界,包括医疗设备(例如无线植入物和传感器)在内的所有内容都有一个应用程序;使用应用需要电池。该项目将为“无线世界”产生“更安全的能量”;由此产生的改进电池将结合新颖,更轻,更安全的(无过热)阳极材料,这些阳极材料将比当前版本更快地充电并存储更多的能量。估计,新的阳极材料在最初的10年中从将材料出售给电池制造商的头10年中的销售额估计,最初是将材料销售给电池制造商,最初是锂离子电池阳极中的复合材料,后来作为整个活动阳极。更广泛的社会影响包括更大的安全性,因为电池不会过热。更轻,更便携的设备,电池寿命更长,充电时间更快;减少了备用电池的需求;尽管应用研究和企业家精神培训,但SBIR I阶段项目提议通过将基本研究从大学转换为行业,开发出更安全,更有力的方法来开发更安全,更强大的方法来开发更安全,更强大的方法来开发更安全,更有力的方法。机会源于NSF支持的一氧化碳固体形式已知的二维晶体结构:石墨烯一氧化物(GMO)。转基因生物及其在锂离子电池中首次提议的阳极应用已获得专利。要解决的知识差距包括识别量身定​​制的材料,以使用理论和实验方法来确定锂电池的最大能量存储能力,并确定在正常和极端操作条件下的能量和功率密度以及安全性能。该技术必须在200-MAH袋电池中进行证明,这是电池制造商考虑通过许可或销售采用创新所需的第一个里程碑。第二个里程碑是扩大材料以产生大量的材料。总体目标是将转基因材料商业化到极端电池的活跃阳极或添加剂材料中。总而言之,该项目将产生由新材料制成的原型电池,优化特定合作伙伴应用的特性,模拟转基因生物与LI之间的相互作用,并确定材料生产规模的途径。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的智力功能和更广泛影响的评估来进行评估的支持,这是值得的。

项目成果

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