Enhanced CNTs for High Power Electrodes (EC-HiPE): Creating a Robust UK Battery Material Supply Chain

用于高功率电极的增强型碳纳米管 (EC-HiPE):创建稳健的英国电池材料供应链

基本信息

  • 批准号:
    10043701
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 69.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Feasibility Studies
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The UK is set to acquire a manufacturing basis of 60-200 GWh capacity per year by 2040 for applications spanning automotive, heavy goods, rail and off-road vehicles. The market requires batteries with long cycle life combined with high power and high energy density enabling quick charge and long travel distance. Unfortunately, current anode technologies trade off energy and power densities (graphite and LTO), while the maturing market requires optimised battery component systems rather than just individual supply chain components. This is particularly relevant to electrode components and formulations of the cathode and the anode, as the anode typically limits charging rates.While advanced anode materials, such as **miXed Niobium Oxide (XNO)**, offer high power and high energy densities, these metal oxides (similarly anodes: niobates, silicones, etc., cathodes: NMC, LFP, etc.) have lower electrical and thermal conductivity due to resistance of electrons, thus rates have to be limited to avoid overheating. To enhance conductivity, electrodes incorporate carbon additives with binders as the active materials. The nature and amount of carbon additive requires optimisation to achieve the necessary conductivity with as little added mass as possible. CNTs are ideal long-range conductive materials and are already used (albeit at a short length ~8µm and adding a relatively large amount of mass) within electrode slurry formulations where they also increase performance and stability enabling long cycle life.This project aims to contribute to the next generation's Li-ion battery supply chain leadership for the UK and its successful placement in the domestic and international markets. It brings together UK's **Ultra Long CNT (UL-CNT)**, with length around 1mm) manufacturer Q-Flo with electrode material manufacturer, Echion, and a knowledge/innovation centre, the **University of Cambridge** (**UoC**). Echion have an established manufacturing capability in Cambridgeshire and a strong supply chain position providing anode materials based on XNO with applications in fast-charging lithium-ion batteries. The UoC is an established knowledge centre for engineering and materials innovation and the producer of the IP which led to the independent creation of both Q-Flo and Echion. Matching Echion's anode materials with Q-Flo's highly conductive UL-CNTs will demonstrate a new battery anode low-mass additive for high-power, high energy density and long cycle life batteries.Exploitation of the technology will be achieved by Q-Flo and Echion supplying the UK, continental and world markets.
到2040年,英国将为跨越汽车,重型货物,铁路和越野车的申请获得每年60-200 GWH的制造基础。市场需要长期循环寿命的电池,加上高功率和高能量密度,可快速充电和长途距离。不幸的是,当前的阳极技术可以权衡能源和功率密度(Graphicite和LTO),而成熟的市场需要优化的电池组件系统,而不仅仅是单个供应链组件。 This is particularly relevant to electrode components and formulas of the cathode and the anode, as the anode typically limits charging rates.While advanced anode materials, such as **miXed Niobium Oxide (XNO)**, offer high power and high energy densities, these metal oxides (similarly anodes: niobates, silicones, etc., cathodes: NMC, LFP, etc.) have lower Electrical and thermal conductivity due为了对电子的抵抗,必须限制速率以避免过热。为了提高电导率,电子将碳添加剂与粘合剂作为活性材料结合。碳添加剂的性质和数量需要优化才能达到必要的电导率,并尽可能少。 CNT是理想的远距离导电材料,并且在电子浆液公式中已经使用(尽管长度很短,虽然长度为〜8µm,并增加了相对大量的质量),它们还可以提高性能和稳定性,从而实现长期的循环寿命。该项目旨在为下一代的Li-ion电池供应链为英国的领导层和其在国内和国际市场中的成功提供贡献。它汇集了英国的**超长CNT(UL-CNT)**,长度约为1mm)制造商Q-Flo,以及电极材料制造商,Echion和知识/创新中心,** **剑桥大学**(** UOC **)。 Echion在剑桥郡具有既定的制造能力,并且具有强大的供应链位置,可提供基于XNO的阳极材料,并在快速充电锂离子电池中应用。 UOC是一个既定的工程和材料创新知识中心,也是IP的生产商,导致了Q-Flo和Echion的独立创建。将Echion的阳极材料与Q-Flo的高导电UL-CNT相匹配,这将证明一种新的电池阳极低质量添加剂,可用于高功率,高能量密度和长期循环寿命电池。该技术的探索将通过Q-FLO和ECHION提供英国,连续和世界市场。

项目成果

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