SBIR Phase II: High-Performance Batteries to Decarbonize Heavy Duty Construction Equipment

SBIR 第二阶段:高性能电池使重型建筑设备脱碳

基本信息

  • 批准号:
    2335320
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 93.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-04-01 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The broader/commercial impact of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II project is the development of a new class of high-performance lithium-ion batteries that enables the decarbonization of diesel-powered vehicles in construction and heavy-duty industries. Current battery technologies being used in passenger cars do not have the combination of power, life, and operating window needed to fully electrify construction and heavy-duty vehicles. Just like gasoline engines are not used in these workhorse applications, a new kind of battery technology is required to decarbonize these diesel-powered vehicles. The construction and heavy-duty vehicle industries are responsible for 15% of worldwide carbon emissions. Importantly, diesel emissions contain high levels of toxic air contaminants such as sulfur and nitrous oxides that are acute health hazards. Elimination of these emissions will not only improve workforce health, but also improve job safety and lower noise pollution. Further, this technology development will reduce the United States’ dependency on fossil fuels and shift energy utilization to renewable sources supporting energy independence and national security. The diesel-powered vehicle industry is over a decade behind in vehicle electrification and the development of this technology can help accelerate its transition.This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II project is the development of a 3 Ah lithium-ion battery that enables a full charge in 6 mins, cycle life over 10,000 cycles, and charge or discharge capability down to -40 C using a novel anode material called lithium vanadium oxide or LVO. The main problem with lithium batteries today is they either provide high energy density with very low cycle life or high power with very low energy density. The operating conditions of diesel-powered construction and heavy-duty vehicles require a combination of high power, high energy, and long cycle life that LVO aims to deliver. The research objective for this project is to deliver a scaled LVO-based Li-ion cell based on the technical innovations demonstrated during the Phase I project. The proposed research will scale the LVO anode fabrication starting with larger batch powder preparation then roll-to-roll electrode coating and eventually full 3Ah Li-ion cell assembly. These Li-ion cells will then undergo performance and safety testing to validate meeting the combined power, life, and energy targets needed to decarbonize diesel-powered heavy-duty and construction vehicles. Successful demonstration of this high-performance cell will enable strong commercialization prospects.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.
该小型企业创新研究 (SBIR) 第二阶段项目的更广泛/商业影响是开发新型高性能锂离子电池,使建筑和重型工业中的柴油动力车辆脱碳。乘用车中使用的电池技术不具备建筑和重型车辆完全电气化所需的功率、寿命和运行窗口,就像这些主力应用中不使用汽油发动机一样,一种新型电池技术正在被采用。需要使这些柴油动力车辆脱碳。 建筑和重型车辆行业的碳排放量占全球的 15%。 重要的是,柴油排放物含有大量有毒空气污染物,例如严重危害健康的硫和一氧化二氮。这些排放不仅可以改善劳动力健康,还可以改善工作安全并降低噪音污染。此外,这项技术的开发将减少美国对化石燃料的依赖,并将能源利用转向可再生能源,从而支持能源独立和国家安全。柴油动力汽车行业在汽车电气化方面落后了十多年,这项技术的开发有助于加速其转型。这个小型企业创新研究 (SBIR) 第二阶段项目是开发 3 Ah 锂离子电池,使使用称为锂钒氧化物或 LVO 的新型阳极材料,可在 6 分钟内充满电,循环寿命超过 10,000 次循环,并且具有低至 -40°C 的充电或放电能力。当今电池的特点是它们要么提供高能量密度但循环寿命极低,要么提供高功率但能量密度极低柴油动力建筑和重型车辆的运行条件需要高功率、高能量和长循环寿命的结合。该项目的研究目标是基于第一阶段项目中展示的技术创新来提供规模化的基于 LVO 的锂离子电池。拟议的研究将从大批量粉末开始规模化 LVO 阳极制造。准备,然后卷对卷电极涂层和最终完成完整的 3Ah 锂离子电池组装。然后,这些锂离子电池将接受性能和安全测试,以验证是否满足柴油动力重型车辆和工程车辆脱碳所需的综合功率、寿命和能源目标。高性能电池将实现强劲的商业化前景。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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