STTR Phase I: Potassium Ion Battery with Intermediate Charge Rate Competes with Lithium Ferrophosphate (LFP)-based Lithium-Ion Batteries (LIBs)
STTR 第一阶段:具有中等充电速率的钾离子电池与基于磷酸铁锂 (LFP) 的锂离子电池 (LIB) 竞争
基本信息
- 批准号:2332113
- 负责人:
- 金额:$ 27.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2024
- 资助国家:美国
- 起止时间:2024-03-15 至 2025-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader/commercial impact of this Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project addresses the growing demand for "beyond lithium (Li)-ion" technologies by developing Potassium (K) Ion Batteries (KIB) as sustainable alternatives for Lithium (Li)-Ion Batteries (LIBs). In 2022, the market for Lithium-Iron Phosphate (LFP) batteries was valued at $12.5 billion, and projections suggest it will reach $52.7 billion by 2030, with a notable 19.7% compound annual growth rate (CAGR) from 2023 to 2030. The main driver behind this growth is the increasing adoption of electric vehicles (EVs). KIBs have the potential to become a cost-effective performance alternative to LIBs in EV and stationary applications with a domestic materials supply chain. The primary objective of this project is to enhance KIB performance, particularly focusing on enabling fast charge cycling for EVs applications. This endeavor aligns with the pursuit of a sustainable energy future, reduced dependence on critical materials, and the promotion of economic growth.The intellectual merit of this project addresses a key question in “beyond Li-ion” energy storage systems: Why do non-Li architectures, that should in principle function as well as Li architectures, fall short at faster charging rates and how can this be resolved? While individual non-Li components (cathode, anode, and electrolyte) are highly promising in terms of charge transfer and storage behavior, why does the holistic system fall short? In a broader sense, resolving this quandary could potentially enable other earth abundant non-Li architectures to become viable, enabling domestically sourced energy systems to flourish. The commercially focused effort operates at the core of structure-functional properties relations within non-Li systems, where there is markedly much less understanding versus existing LIBs. The project will unravel key structure-properties relations in the nominally more reactive K-based architectures. This collaborative effort will allow for a broad spectrum of learning, starting at basic mechanistic insight at meso scale and advancing to commercially relevant full KIB pouch cell testing.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.
这种小型企业技术转移(STTR)的更广泛/商业影响通过开发钾(K)离子电池(KIB)作为锂(Li)电池(LIBS)的可持续替代品来解决对“超越锂(Li)ION”技术的需求。 2022年,锂铁磷酸锂(LFP)电池市场的价值为125亿美元,项目表明,到2030年,电池市场将达到527亿美元,其复合年度增长率(CAGR)从2023年到2030年。从2023年到2030。 Kibs有可能成为具有家用材料供应链的EV和固定应用中LIB的一种具有成本效益的性能替代品。该项目的主要目的是提高KIB性能,尤其是专注于为电动汽车应用启用快速电荷循环。这与追求可持续的能源未来,减少对关键材料的依赖以及促进经济增长相吻合。该项目的智力优点解决了“超越锂离子”存储系统中的一个关键问题:为什么非LI体系结构原理应该像Li Architectures一样,以更快的充电率下降,如何解决?尽管单个非LI组件(阴极,阳极和电解质)在电荷转移和存储行为方面是高度前景的,但整体系统为什么会落下?从更广泛的意义上讲,解决这一量子可能会使其他地球丰富的非LI架构变得可行,从而使国内采购的能源系统能够荧光。商业上集中的努力在非LI系统内的结构功能性关系的核心中运作,那里的理解与现有LIB相比要少得多。该项目将在名义上更具反应性K的架构中揭示关键结构 - 核关系关系。这项合作的努力将允许广泛的学习,从Meso量表的基本机械洞察开始,并前进到商业相关的全kib袋细胞测试。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准来通过评估而被认为是珍贵的支持。
项目成果
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