Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice Ramnicu Valcea

 


Dezvoltare de electroliti cu aditivi pe baza de borati pentru imbunatatirea performantelor celulelor Li-ion de tip pouch – BeLion


Prezentare

Expansiunea pietei privind mobilitatea electrica combinata cu managementul eficient al energiei provenita din surse regenerabile necesita sisteme de stocare a energiei durabile si cu performante imbunatatite. Prin urmare, promovarea mobilitatii curate va accelera cererea de vehicule electrice alimentate cu baterii. In acest context, accelerarea tranzitiei catre o economie durabila, sigura si competitiva indica o tendinta de cercetare pentru a dezvolta celule Li-ion cu formule adecvate de electroliti capabili sa functioneze la tensiuni ridicate, precum si a unor tehnologii durabile pentru fabricarea electrodului si asamblarea celulelor.
In acest sens, compusii pe baza de bor, reprezinta candidatii potriviti pentru folosirea lor ca aditivi pentru electroliti, prin imbunatatirea performantei, a stabilitatii si a altor proprietati, precum siguranta celulelor Li-ion. Mai mult decat atat, aceasta este cea mai eficienta si economica metoda de prevenire a scaderii capacitatii si de imbunatatire a performantei de ciclare a bateriilor Litiu-ion, folosind ca material activ „Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide” (NMC). In plus, prezenta aditivilor in electrolit, reduce initierea reactiilor de descompunere la anod si catod, conducand astfel la scaderea cantitatii de gaz emis dupa procesul de formatare a celulei.

Membrii proiectului

Director proiect: Dr. Chim Spinu Zaulet Adnana; https://orcid.org/0000-0002-0094-3813
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice si Izotopice – I.C.S.I. Rm. Valcea
Mentor: Prof. dr. ing. Vaireanu Danut Ionel; https://orcid.org/0000-0003-2737-2990
Universitatea Politehnica din Bucuresti, Departamentul de Chimie Anorganica, Chimie Fizica si Electrochimie

Obiective

Obiectivul principal al acestui proiect este de a elabora si dezvolta o abordare stiintifica si tehnica, intr-o maniera sustenabila (TRL 4), pentru compusii pe baza de bor folositi ca aditivi pentru sistemele de electrolit – material activ de catod „Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide” (NMC) care functioneaza la potentiale de lucru ridicate. Astfel, proiectul BeLion va dezvolta si optimiza celule Li-ion de tip pouch, combinand inovatia cu imbunatatire considerabila fata de stadiul actual al tehnologiei, prin sisteme sigure de electrolit. Compusul tris (trimetilsilil) borat va fi sintetizat si folosit ca aditiv, cu scopul de a obtine diferite sisteme de electroliti. Efectul aditivilor pe baza de borati asupra electrodului de NMC vor fi analizate prin combinarea metodelor de caracterizare electrochimice, structurale si morfologice.

Scop

Scopul proiectului BeLion consta in dezvoltarea si imbunatatirea fezabilitatii si capacitatii bateriilor Li-ion cu material activ NMC, prin sinteza si utilizarea de aditivi pe baza de bor in sistemele de electroliti existente, intr-o maniera sustenabila (TRL 4). De asemenea, proiectul BeLion va promova know-how-ul stiintific si tehnic al unui sistem electrochimic de stocare a energiei care combina un design inovativ de electrod compatibil cu sisteme de electroliti ce prezinta siguranta ridicata si imbunatatire considerabila fata de stadiul actual al tehnologiei LIB. Performantele obtinute vor contribui semnificativ la promovarea si transferul tehnologic catre universitatile din tara si strainatate dar si catre compania producatoare de baterii ROMBAT SA, care nu dispune de resurse de cercetare.

Etape/Activitati

             

Etapa 1Sinteza compusului Tris(trimetilsilil)borat (TMSB) folosit ca aditiv pentru electroliti.

Activitatea 1.1 – Sinteza compusului Tris(trimetilsilil)borat (TMSB) folosit ca aditiv pentru electroliti in bateriile Li-ion, cu potential ridicat, utilizand un catod pe baza de NMC

Activitatea 1.2Caracterizarea compusului Tris(trimetilsilil)borat (TMSB)

Buget – 70 000 Lei.

Etapa 2Realizarea si testarea celulelor pouch – partea I

Activitatea 2.1 – Prepararea amestecurilor de electrod si depunerea electrozilor folosind tehnologia de depunere rola/rola

Activitatea 2.2Dezvoltarea de electroliti pentru celule de tip pouch pe baza de NMC cu potential ridicat, pret scazut si sigure

Buget – 99 000 Lei.

Etapa 3Realizarea si testarea celulelor pouch – partea II

Activitatea 3.1 – Asamblare celule prototip BeLion (celule de tip pouch – format mare -ICSI), folosind linia pilot R&D

Activitatea 3.2Testare si validare celule prototip BeLion

Buget – 70 950 Lei.

Rezultate estimate

  • Sinteza si caracterizarea compuslui Tris (trimetilsilil)borat (TMSB) de inalta puritate ca aditiv pentru electrolitul celulelor Li-ion cu catod pe baza de NMC;
  • Formularea si producerea la scara mare a electrozilor;
  • Formulare de electroliti pe baza de compozitii mixte de saruri (continut de litiu bis(trifluoromethanesulfonyl)imide – LiTFSI sau LiTSI si LiPF6) cu solventi pe baza de carbonati, amestecuri de saruri si aditivi cu potential electrochimic ridicat;
  • Celule prototip BeLion (celule de tip pouch, format mare – ICSI), asamblare folosind linia pilot R&D;
  • Caracterizarea electrochimica a electrolitilor LiTFSI / LiTSI / LiPF6 cu aditiv TMSB. Investigarea interfetei electrolit / electrod folosind electroliti cu sare de litiu in solventi conventionali. Se va realiza caracterizarea electrochimica in timpul ciclului de formatare, stabilitatea ciclurilor in timp si evolutia gazelor. Testarea si validarea celulelor.

.

© 2020 I.C.S.I. Rm. Vâlcea

  

Prin accesarea site-ului nostru sunteți de acord cu utilizarea cookie-urilor, ceea ce ne permite să analizăm preferințele și să vă propunem servicii personalizate adaptate nevoilor dumneavoastră.