I-Corps: Hybrid Solid State Electrolytes
I-Corps:混合固态电解质
基本信息
- 批准号:1924884
- 负责人:
- 金额:$ 5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-04-15 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potentials of this I-Corps project is the advancement of safe, next generation lithium batteries that can power electric vehicles with driving ranges in excess of 300 miles, and store intermittent energy generated by wind and solar sources. Replacement of volatile, flammable liquid electrolytes now used in lithium ion batteries with safe solid electrolytes is the goal of many existing and future battery technologies. The development of such a solid electrolyte separator has broad applications in many economic sectors and to companies developing lithium ion, lithium metal, lithium sulfur (LiS) and lithium air batteries. The technology can be applicable to many lithium ion conducting ceramics, protecting them from contact with lithium metal and water, and enabling them to be bonded with polymer electrolytes, so that composites can be formed that are processible and compatible with existing manufacturing processes or technologies to make batteries.This I-Corps project addresses several critical problems that hinder the development of all solid state lithium batteries. It is a technology that merges the beneficial characteristics of both lithium ion conducting ceramics and organic polymer electrolytes. Lithium ion conducting ceramics can have high conductivity, wide electrochemical stability windows and moduli that in principle suppress the growth of dendrites, but are brittle and not easily incorporated into full cells. Polymer electrolytes have good processibility, can be easily incorporated into battery cells and have better compatibility with electrodes, but have low ionic conductivity. The technology merges these two materials using silica "glue" that adheres well to the ceramic and can be functionalized to be compatible with the polymer component. This has been demonstrated using the sandwich geometry of polymer/ceramic/polymer, showing that there is low interfacial resistance between the two components. When nanometer layers are applied to ceramic particles, composites with polymers or polymer gels can be formed with the desirable properties of both components.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
I-Corps项目更广泛的影响/商业潜力是安全的下一代锂电池的进步,这种电池可以为行驶里程超过300英里的电动汽车提供动力,并存储风能和太阳能产生的间歇性能量。用安全的固体电解液取代目前锂离子电池中使用的挥发性、易燃的液体电解液是许多现有和未来电池技术的目标。这种固体电解液分离器的开发在许多经济部门以及开发锂离子、金属锂、硫化锂(LIS)和锂空气电池的公司中都有广泛的应用。该技术可应用于许多锂离子导电陶瓷,防止它们与锂金属和水接触,并使它们能够与聚合物电解液结合,从而形成可加工的复合材料,并与现有的制造工艺或制造电池的技术兼容。这个i-Corps项目解决了阻碍全固态锂电池发展的几个关键问题。这是一项融合了锂离子导电陶瓷和有机聚合物电解质的有益特性的技术。锂离子导电陶瓷具有高电导率、宽的电化学稳定窗口和原则上抑制枝晶生长的模数,但具有脆性,不易并入全电池。聚合物电解质具有良好的可加工性,可以很容易地融入电池中,与电极有更好的兼容性,但离子导电性低。这项技术使用硅胶将这两种材料融合在一起,这种硅胶能很好地附着在陶瓷上,并且可以功能化,与聚合物组件兼容。使用聚合物/陶瓷/聚合物的夹层几何结构证明了这一点,表明两个组分之间的界面电阻很低。当纳米层应用于陶瓷颗粒时,可以形成具有聚合物或聚合物凝胶的复合材料,具有这两种成分的理想性能。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
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