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Lithium-ion battery with silicon anode, nickel-rich cathode and in-cell sensor for electric vehicles

Descripción del proyecto

Una generación nueva de baterías de iones de litio para alimentar los vehículos eléctricos

Las baterías de iones de litio son la fuente de energía más popular para el transporte del futuro y la ampliación de su autonomía así como el logro de unas cargas más rápidas serán aspectos clave para la adopción del vehículo eléctrico. El proyecto financiado con fondos europeos SeNSE se propone crear una nueva generación de baterías de iones de litio con un compuesto de grafito y silicio y un cátodo NMC rico en níquel para alcanzar una densidad de energía volumétrica de 750 Wh/litro. La nueva batería incluirá un sistema de gestión dotado de sensores dinámicos en las celdas a fin de cargar más rápidamente, aumentar su sostenibilidad y reciclabilidad, y reducir sus costes de producción.

Objetivo

The SeNSE proposal aims at enabling next generation lithium-ion batteries with a silicon-graphite composite anode and a nickel-rich NMC cathode to reach 750 Wh/L. Cycling stability is the key challenge for the adoption of this cell chemistry. The objective is to reach 2000 deep cycles by (i) reducing the surface reactivity of the active materials by a combination of novel film-forming electrolyte additives and active materials coatings, (ii) compensating irreversible lithium losses during the first cycles employing pre-lithiated silicon and providing an on-demand reservoir of excess lithium in the cathode, (iii) identifying and controlling critical cycling parameters with data provided from in-cell sensors. Adaptive fast charging protocols will be integrated into the battery management system based on dynamic in-cell sensor data and by implementing thermal management concepts on materials and electrode level. To improve the sustainability of the battery and to lower production cost, the content of the critical raw materials cobalt and natural graphite will be reduced. Enabled by protective coatings, aqueous slurry processing will be developed for the cathode. Costs will be further lowered and energy density improved by the development of thinner textured current collector foils offering enhanced adhesion. The feasibility and scalability of the SeNSE battery technology with respect to the call targets will be demonstrated through 25 Ah pouch cell prototypes and a 1 kWh module. Scalability to the gigawatt scale and cost-effectiveness of the proposed solutions, including aspects of recycling and second-life use, will be continuously monitored via regular briefings led by Northvolt, which currently undertakes one of the most ambitious efforts to establish a European cell manufacturing plant at scale. To strengthen the European IP portfolio in the battery field, patent applications are the preferred way of dissemination of technology developed within SeNSE.

Palabras clave

Convocatoria de propuestas

H2020-LC-BAT-2019-2020

Consulte otros proyectos de esta convocatoria

Convocatoria de subcontratación

H2020-LC-BAT-2019

Régimen de financiación

RIA - Research and Innovation action

Coordinador

EIDGENOSSISCHE MATERIALPRUFUNGS- UND FORSCHUNGSANSTALT
Aportación neta de la UEn
€ 2 097 935,21
Dirección
UEBERLANDSTRASSE 129
8600 Dubendorf
Suiza

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Región
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 097 935,21

Participantes (13)