SMART SENSORS AND SELF-HEALING FUNCTIONALITIES EMBEDDED FOR BATTERY LONGEVITY WITH MANUFACTURABILITY AND ECONOMICAL RECYCLABILITY (SALAMANDER)

嵌入智能传感器和自愈功能,可延长电池寿命,并具有可制造性和经济的可回收性(SALAMANDER)

基本信息

  • 批准号:
    10068536
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 75.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    EU-Funded
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The core concept of the SALAMANDER project is to develop and integrate embedded sensors and self-healing functionality in Li ion batteries (LIB) to enhance their quality, reliability, and lifetime. This is achieved by demonstrating “smart” aspects in the battery which analyze indicators of its own degradation and independently respond with external stimuli to trigger on-demand self-healing. To achieve this goal, the project proposes 3 types of sensors with 2 types of self-healing mechanisms to counteract the most threatening and damaging reactions that occur in a typical LIB. On the anode, a resistance sensor array will be printed onto its surface to sense the degree of electrode fracture in the silicon/carbon composite anode. The anode will be embedded with a self-healing polymer network which upon thermal activation helps re-bind the silicon nanoparticles. For the cathode, an electrochemical sensor array is printed onto the separator to sense the dissolution of Mn from the LiNiMnCoO2 (NMC) cathode. To prevent Mn ions from critically degrading the cell, the cathode will be embedded with heat-activated scavenging species which remove these ions. Lastly, an internal temperature sensor helps control the degree of thermal activation. In each degradation scenario, the sensors communicate with the battery management system (BMS), which uses a physics-based model to trigger controlled heating to activate self-healing. Additionally, a life cycle assessment will be conducted to validate the recyclability of the SALAMANDER battery and quantify how the environmental impact of manufacturing is offset by longer-lasting batteries. Thus, although the project’s technology is anticipated to be disruptive at the cell and BMS levels, its design would remain compatible with existing manufacturing and recycling processes. These outcomes thereby help meet the goal of BATTERY 2030+ for a competitive, sustainable European battery value chain and a more circular economy.
Salamander项目的核心概念是开发和整合Li Ion电池(LIB)中嵌入式传感器和自我修复功能,以提高其质量,可靠性和寿命。这是通过在电池中证明“智能”方面来实现的,该方面分析了其自身降解的指标,并独立响应外部刺激以触发按需自我修复。为了实现这一目标,该项目提出了3种具有2种自我修复机制的传感器,以抵消典型LIB中最有威胁性和最具破坏性的反应。在阳极上,电阻传感器阵列将被打印到其表面上,以感知硅/碳复合阳极中电极断裂的程度。阳极将嵌入一个自我修复的聚合物网络,该聚合物网络有助于将硅纳米颗粒重新结合。对于阴极,将电化学传感器阵列打印到分离器上,以感知MN从LinimnCoo2(NMC)阴极溶解。为了防止Mn离子严重降解细胞,将阴极嵌入热激活的清除物种,这些清除物种去除这些离子。最后,内部温度传感器有助于控制热激活的程度。在每种降解场景中,传感器都与电池管理系统(BMS)进行通信,该系统使用基于物理的模型来触发受控加热以激活自我修复。此外,将进行生命周期评估,以验证Salamander电池的可回收性,并量化制造的环境影响如何被持久的电池抵消。尽管预计该项目的技术在细胞和BMS级别会具有破坏性,但其设计将与现有的制造和回收过程保持兼容。这些结果从而有助于实现2030+电池的目标,以实现具有竞争性,可持续的欧洲电池价值链和更循环的经济性。

项目成果

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