SBIR Phase I: Advanced Metal Anode with Artificial Solid Electrolyte Interphase (SEI) for Rechargeable Lithium Metal Batteries
SBIR 第一阶段:用于可充电锂金属电池的具有人造固体电解质界面(SEI)的先进金属阳极
基本信息
- 批准号:1938168
- 负责人:
- 金额:$ 22.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-01-15 至 2021-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) project is to develop an advanced metal anode (AMA) material for rechargeable lithium metal battery focused on meeting the needs of a high energy density, low-cost energy storage system for applications in consumer electronics, electric vehicles, electric planes and renewable energy storage. The project is designed for the growing global lithium battery market, developing the AMA material as a drop-in replacement for the $10 B anode market. These batteries would enable broader adoption of electric vehicles and renewable energy sources. This SBIR Phase I project proposes to prepare an anode material utilizing an artificially generated solid electrolyte interphase (SEI). Use of lithium metal as the anode can double the energy density of current lithium batteries; however, state-of-the-art lithium metal thin film anodes have the tendency to form dendritic structures near the interface with repeated cycling, causing performance and safety issues. Based on a new SEI model, the proposed copper-based anode material will have an SEI guiding the deposition of lithium away from the interface with its designed pore structure. Phase I research efforts will focus on: 1) preparing the AMA material with perfectly covered SEI; 2) demonstrating lithium plating and de-plating capabilities of the AMA material with coin half-cell and full-cell cycling tests. In conjunction with appropriate electrolytes and electrodes, the AMA-based coin half-cells will finish 300 cycles at 1 mA/cm2 and 1 mAh/cm2; and the AMA-based coin full-cells will have 100 cycles at no less than 0.2 C rate with 80% capacity retention.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.
这项小型企业创新研究(SBIR)项目的更广泛的影响/商业潜力是开发一种高级金属阳极(AMA)材料,用于可充电锂金属电池,专注于满足高能密度,低成本储能系统,用于消费电子,电动汽车,电动汽车,电动机,电动机和可再生能源的需求。该项目专为不断增长的全球锂电池市场而设计,开发了AMA材料作为10美元B阳极市场的倒入替代品。 这些电池将能够更广泛地采用电动汽车和可再生能源。 该SBIR I期项目提议使用人工产生的固体电解质相(SEI)制备阳极材料。使用锂金属作为阳极可以使电流电池的能量密度增加一倍;但是,最先进的锂金属薄膜阳极具有反复骑自行车在界面附近形成树突结构的趋势,从而导致性能和安全问题。基于新的SEI模型,拟议的基于铜的阳极材料将通过其设计的孔结构将锂的沉积物引导为锂的沉积。第一阶段的研究工作将重点放在:1)用完美覆盖的SEI准备AMA材料; 2)表现出具有硬币半细胞和全细胞循环测试的AMA材料的锂电镀和拆卸能力。与适当的电解质和电极结合使用,基于AMA的硬币半细胞将以1 mA/cm2和1 mAh/cm2的形式完成300个周期。总部位于AMA的硬币全细胞将以不少于0.2 c的速度进行100个周期,并保留80%。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子和更广泛影响的评估评估的评估来支持的。
项目成果
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