imec, het toonaangevende onderzoeks- en innovatiecentrum op het gebied van nano-elektronica, energie en digitale technologieën en partner in EnergyVille, heeft een innovatief type solid-state Li-ion batterij gefabriceerd met een energiedichtheid van 200 Wh/liter bij een laadsnelheid van 0,5C (2 uur). Deze batterij is een mijlpaal op onze routekaart om de prestaties van natte Li-ionbatterijen te overtreffen en tegen 2024 1000 Wh/L te bereiken bij 2C. Met dit duidelijke prestatie-engineeringpad, imec's batterijtechnologie is klaar om een ​​concurrent te worden voor het snelladen van morgen, langeafstandsvoertuigen.

De toekomst van mobiliteit zal grotendeels elektrisch zijn, aangedreven door snel opladen, veilig, en compacte batterijen. De oplaadbare Li-ion-batterijen van vandaag hebben enige ruimte voor verbetering, maar niet genoeg om voertuigen voldoende bereik en autonomie te geven. Imecs onderzoekers werken aan een volgende generatie batterijen, het vervangen van de natte elektrolyt door een vaste, om de energiedichtheid van de cel te verhogen.

Onlangs, imec ontwikkelde een solide nanocomposiet elektrolyt met een uitzonderlijk hoge geleidbaarheid tot 10 mS/cm en met het potentieel om dit nog verder te verhogen. Met deze nieuwe elektrolyt, imec heeft nu een prototype batterij gemaakt. De elektrolyt werd als vloeibare precursor in de batterijcel aangebracht, en daarna hard geworden. De prototypebatterij bereikte een volumetrische energiedichtheid van 200 Wh/liter bij een laadsnelheid van 0, 5C (2 uur).

"Onze resultaten laten zien dat we solid-state batterijen kunnen maken die het potentieel hebben om de capaciteiten van natte batterijen te bereiken, en dit met behulp van productieprocessen die vergelijkbaar zijn met die voor natte batterijen, " zegt Philippe Vereecken, hoofdwetenschapper en programmamanager bij imec, "Maar in tegenstelling tot natte batterijen, onze solid-state batterijen zullen compatibel zijn met metalen lithiumanoden met een doel van 1, 000Wh/liter bij een laadsnelheid van 2C (een half uur). Dit, samen met hun langere levensduur en verbeterde veiligheid, maakt ze tot een veelbelovende compacte batterijtechnologie voor de langeafstandsvoertuigen van morgen."

Om de batterijprestaties verder te verbeteren, imec onderzoekt de combinatie van nanodeeltjeselektroden met zijn vaste nanocomposietelektrolyt. Imec gebruikt ultradunne coatings als zogenaamde bufferlagen om de interface tussen de actieve elektrode en het elektrolyt te regelen. Deze technologie kan ook worden gebruikt om de prestaties van standaard vloeibare cellen te verbeteren en zelfs voor volledig solid-state batterijen met geperste en gesinterde anorganische elektrolyten.

Om innovatieve batterijtechnologie tot wasdom te brengen en op de markt te brengen, is de betrokkenheid en inzet nodig van 's werelds grootste materiaalleveranciers en batterijproducenten. Daarom, imec voert zijn batterij-R&D uit als een samenwerkingsprogramma voor open innovatie waarvoor het alle geïnteresseerde partijen uitnodigt.