SBIR Phase I: High Capacity Li2S-Si Rechargeable Batteries for Energy Storage Applications

SBIR 第一阶段:用于储能应用的高容量 Li2S-Si 可充电电池

基本信息

  • 批准号:
    1248692
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-01-01 至 2013-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Phase I project will develop a novel secondary battery platform based on a lithium sulfide-carbon composite cathode and a silicon anode that demonstrates high energy density and long cycle life. Today, mobile devices require faster performance and smaller sizes for greater portability. However, the faster processors in these devices impose energy density requirements that push today's lithium battery technologies to their limits. Li2S/Si configuration offers the highest theoretical specific energy (1.55 kWh/kg) based on the lithium-ion battery platform and furthermore is not subject to the safety issues related to other secondary lithium battery systems which employ metallic lithium. The development of the Li2S/Si battery has been hindered by the limited cycle life of the cathode and the anode. On the cathode side the company has developed methods of creating porous carbon hosts for sequestering sulfur and on the anode side methods of synthesizing Si nanowires to prevent pulverization, hence obtaining stable performance for both electrodes. In the Phase I Project the company will optimize performance of their electrodes and develop scalable processes for production. This research will result in continued performance improvement of the Li2S/Si platform and identify critical processing techniques and challenges for scale-up.The broader impact/commercial potential of this project is that it is able to bring about significant changes to the rechargeable lithium battery technologies and the market because of their approximately three fold energy density advantage over the current chemistry platforms (0.2-0.6 kWh/kg). Lithium-ion batteries (LIB) currently have a market of $11-13 billion and the sales are expected to increase to at least $40 billion by 2020. LIBs are widely employed in portable electronics and are expected to be the driving force for development of the new generation of hybrid and electric vehicles. If the proposed technology can be brought to commercialization, the improved performance characteristics such as higher energy density, higher power and longer cycle life will allow manufacturers/consumers to power their devices/vehicles for longer periods of time and gain performance advantages in their respective applications.
该小型企业创新研究第一阶段项目将开发一种基于硫化锂-碳复合阴极和硅阳极的新型二次电池平台,该平台具有高能量密度和长循环寿命。如今,移动的设备需要更快的性能和更小的尺寸以实现更大的便携性。 然而,这些设备中更快的处理器对能量密度提出了要求,将当今的锂电池技术推向了极限。 基于锂离子电池平台,Li 2S/Si配置提供最高的理论比能(1.55kWh/kg),并且此外不受与使用金属锂的其他二次锂电池系统相关的安全问题的影响。Li 2S/Si电池的发展一直受到正极和负极有限循环寿命的阻碍。在阴极方面,该公司开发了制造用于螯合硫的多孔碳主体的方法,在阳极方面,开发了合成Si纳米线以防止粉化的方法,从而获得了两种电极的稳定性能。在第一阶段项目中,该公司将优化电极的性能,并开发可扩展的生产工艺。该研究将导致Li 2S/Si平台的持续性能改进,并确定关键的加工技术和扩大规模的挑战。该项目更广泛的影响/商业潜力是,它能够为可充电锂电池技术和市场带来重大变化,因为它们的能量密度比当前化学平台高出约三倍(0.2-0.6 kWh/kg)。锂离子电池(LIB)目前的市场规模为110 - 130亿美元,预计到2020年销售额将增加到至少400亿美元。锂离子电池广泛应用于便携式电子产品,有望成为新一代混合动力和电动汽车发展的驱动力。如果所提出的技术能够商业化,改进的性能特性,如更高的能量密度,更高的功率和更长的循环寿命,将允许制造商/消费者为他们的设备/车辆提供更长的时间,并在各自的应用中获得性能优势。

项目成果

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知道了