Contribuții privind realizarea unui sistem de stocare a energiei de tip Li-ion prismatic, destinat aplicațiilor speciale – PriSPEC
Obiective
Obiective principale :
Obiectivul general al proiectului este de a dezvolta și de a îmbunătăți fezabilitatea și capabilitatea celulelor Li-ion de tip prismatic cu material activ pe bază de LiFePO4 (fosfat de litiu și fier, LFP) prin procesarea catozilor în mediu apos, într-un mod sustenabil.
Obiectivele specifice ale proiectului, direct legate de rezultate, sunt:
SO1 – dezvoltarea de noi arhitecturi de electrozi prin combinarea inovației în designul electrozilor cu îmbunătățiri care depășesc stadiul actual al chimiei catozilor, capabile de o putere ridicată pe parcursul a mai bine de1000 de cicluri (>80% retenția capacității) în celulă.
SO2 – dezvoltarea unor procese de producție durabilă, în totalitate apoase, pentru materiale și celule şi asigurarea sustenabilității ecologice, optimizarea proceselor de fabricare la scară pilot, pentru a maximiza capacitatea celulelor și rentabilitatea, minimizând în același timp impactul asupra mediului.
SO3 –demonstrarea, testarea și validarea la scară pilot a celulelor de tip prismatic PrisPEC (TRL4), precum şi reducerea costurilor
Responsabil proiect- Dr. chim. Adnana Spinu-Zaulet
Scop
Scopul proiectului constă în dezvoltarea celulelor prismatice Li-ion pe bază de LiFePO4, prin procesarea apoasă a catozilor, într-o manieră sustenabilă (TRL 4) pentru potențiale aplicații militare. Se are în vedere dezvoltarea și optimizarea celulelor Li-ion de tip prismatic, prin combinarea unui design inovativ de electrod cu îmbunătățire considerabilă față de stadiul actual al tehnologiei LIB (cum ar LiFePO4 – fosfat de litiu și fier (LFP), acoperit cu strat subțire de carbon), prin intermediul unui concept prietenos cu mediul înconjurător, ușor de produs la scară mare, precum și a unor sisteme electrochimice pe bază de electroliți stabili cu siguranță ridicată.
Faze
Faza 1. Studii electrochimice privind evitarea efectelor cinetice – electrozi pe bază de LFP/C și grafit
Termen de predare: 14 Iulie 2023
Obiective faza:
- Prepararea de amestecuri organice de electrozi (anozi și catozi) folosind solvent organic urmată de depunerea acestora pe substrat metalic folosind tehnologia roll-to-roll;
- Optimizarea procesului de presare a electrozilor – calcule privind densitatea electrozilor, loading-ul de material activ;
- Asamblare și testare electrochimică a celulelor Li-ion de tip pouch – single layer pentru validarea rezultatelor;
- Asamblare și testare electrochimică a celulelor Li-ion de tip pouch – multi layer;
Faza 2. Procesarea apoasă a electrozilor pe bază de LFP/C – grafit și studii electrochimice în celule Li-ion, configurație half-cell
Termen de predare: 15 Noiembrie 2023
Obiective faza:
- Prepararea de amestecuri organice de electrozi (anozi și catozi) folosind solvent apos;
- Optimizarea conditiilor de depunere faţă şi faţă – verso (viteza, temperatura, grosime strat depus, încărcare material activ pe suprafaţă);
- Evaluarea procesului de coroziune;
- Presarea electrozilor – calcule privind densitatea electrozilor, loading-ul de material activ;
- Asamblare și testare celule Li-ion de tip CR2032 în configurație half-cell și PatCell;
- Asamblare și testare celule Li-ion de tip pouch – multi layer;
Faza 3. Designul și asamblarea celulelor prototip de tip prismatic cu ajutorul liniei pilot de realizare și asamblare a bateriilor Li-ion (TRL 4)
Termen de predare: 14 August 2024
Obiective faza:
- Proiectare carcasă celulă de tip prismatic;
- Asamblare celule Li-ion de tip prismatic;
- Testare celule Li-ion de tip prismatic;
Faza 4. Protocoale standard de testare, caracterizare in operando și analiză post-mortem
Termen de predare: 10 Decembrie 2024
Obiective faza:
- Testarea electrochimică a celulelor;
- Dezasamblarea celulelor Li-ion de tip prismatic după testare;
- Caracterizarea fizico-chimică și morfologică a electrozilor;
Faza 5. Proceduri de recondiționare a celulelor de tip prismatic uzate
Termen de predare: 15 Iulie 2025
Obiective faza:
- Studiu experimental privind procedurile de recondiționare a celulelor Li-ion prismatice uzate ;
- Colectarea, verificarea și recondiționarea celulelor Li-ion prismatice uzate care îndeplinesc condițiile necesare;
- Testarea electrochimică a noilor sisteme prismatice recondiționate;
Faza 6. Proceduri de reciclare a celulelor de tip prismatic uzate
Termen de predare: 14 Noiembrie 2025
Obiective faza:
- Studiu experimental privind procedurile de reciclare a celulelor Li-ion prismatice uzate;
- Caracterizarea morfologică și fizico-chimică a materialelor recuperate;
Faza 7. Testarea experimentală a materialelor recuperate și evaluarea potențialelor utilizări în noi celule
Termen de predare:14 August 2026
Obiective faza:
- Prepararea de noi electrozi folosind materialele recuperate și adaos de materiale noi;
- Asamblarea de celule Li-ion de tip CR2032 half-cell/full-cell;
- Testarea electrochimică a noilor electrozi.
© 2023 I.C.S.I. Rm. Vâlcea