STTR Phase I: Nanoparticulate metal oxide electrodes for fast charging lithium ion batteries
STTR 第一阶段:用于快速充电锂离子电池的纳米颗粒金属氧化物电极
基本信息
- 批准号:2035681
- 负责人:
- 金额:$ 25.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-08-15 至 2023-02-28
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this project is to develop and commercialize a fast charging battery which offers better safety with long cycle life compared to today’s lithium (Li)-ion batteries. In traditional batteries, fast charging can cause the battery to become dangerously hot (more than 60°C/140°F) and reduce the life of the battery to one or two charges. The proposed batteries utilize novel electrode materials that can be charged rapidly while generating no/little heat. Safe, fast-charging batteries have strong economic benefits for a variety of applications. Generally speaking, for mobile applications (cars, scooters, etc.), fast-charging batteries allows electrification of these devices by removing the main obstacle to acceptance - long charge times. For automated robots, power tools, and small electric vehicles, using the new generation batteries is expected to reduce the cost of ownership by increasing the battery life by at least a factor of 3. This STTR Phase I project seeks to develop ultrafast charging batteries using mesoporous electrode materials. The materials are made into a sponge-like electrodes with the pores many times smaller than a human hair. These sponge-like electrodes allow very close contact between the energy storage material and energy transport liquid, the electrolyte, decreasing ion transport distance. The project will further develop the material into commercial fast charge batteries that allow: 1) charging in less than 10 minutes, 2) minimal heating upon fast charging, and 3) three times the cycle life compared to traditional Li-ion batteries. Additional effort will be put on process development to scale the materials production cost effectively. Detailed performance studies at the better cell level will aid in understanding the effect of mesoporosity on fast-charging and heat generation using oxide nanostructured materials. These results will aid in the future development of high rate oxide materials in practical and fast charge Li-ion batteries with improved safety characteristics and minimized heat management requirements.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.
该项目的更广泛的影响/商业潜力是开发和商业化快速充电电池,与当今的锂(LI)锂电池相比,可提供更好的安全性,并具有长期的循环寿命。在传统电池中,快速充电会导致电池变热(超过60°C/140°F),并将电池的寿命降低到一两个电荷。提议的电池利用新型电极材料可以迅速充电,同时又产生了没有热量。安全,快速充电的电池对各种应用具有强大的经济利益。一般而言,对于移动应用程序(汽车,踏板车等),快速充电电池可以通过消除接收的主要障碍来电气化这些设备 - 长时间充电时间。对于自动机器人,电动工具和小型电动汽车,使用新一代电池有望通过将电池寿命提高至少3倍来降低拥有成本。该STTR I期项目旨在使用中孔电极材料开发超快充电电池。这些材料被制造成赞助商样电极,孔比人的头发小很多倍。这些赞助商样电极可以在储能材料和能量传输液体(电解质)之间非常紧密接触,从而降低了离子传输距离。该项目将进一步将材料开发到允许的商业快速电池中:1)在不到10分钟的时间内充电,2)快速充电时最小加热,3)与传统的锂离子电池相比,循环寿命的三倍。将在过程开发中付出额外的努力,以有效地扩展材料的生产成本。较高的细胞水平的详细性能研究将有助于理解使用氧化物纳米结构材料对中膜的影响对快速充电和热量产生的影响。这些结果将有助于未来在实用和快速充电的锂离子电池中开发具有改善安全特征和最小化热量管理要求的高速氧化物材料。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的智力优点和更广泛的影响来通过评估来支持的。
项目成果
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