SBIR Phase II: Aqueous Lithium and Zinc Ion Batteries for Stationary Energy Storage Applications

SBIR 第二阶段:用于固定储能应用的水系锂离子电池和锌离子电池

基本信息

  • 批准号:
    2051693
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 84.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-05-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) project is the commercialization of an aqueous lithium and zinc ion battery that is a replacement for lead-acid and lithium-ion batteries in stationary energy storage applications. This battery has a nonflammable, environmentally-friendly, water-based electrolyte and does not utilize cobalt or nickel, reducing reliance on critical materials and helping to diversify battery material supply chains. The battery chemistry combines the high safety and low cost associated with zinc-based batteries with the long life of lithium-ion batteries. This aqueous battery may help to advance the adoption of beneficial energy technologies such as intermittent renewables and electric vehicles. The battery utilizes zinc that can be sourced domestically and does not introduce a dependency on foreign sources, promoting both national security and the creation of US-based jobs. The battery is also fully recyclable using existing methods.This SBIR Phase II project proposes to develop the aqueous lithium and zinc ion battery technology by focusing on optimization of individual battery components to improve cycle life and power as well as scale up from pouch cells to larger-format prismatic cells. The research will include refining the intercalation electrode design to increase capacity retention during long life cycling, developing the zinc electrode design to suppress zinc dendrite growth, improving separator functionality to maintain high-rate capabilities and increase cycle life, and developing an electrolyte designed to stabilize zinc while also allowing for faster reactivity with the zinc and lithium ions. Larger format cells with optimized components will be built and tested to evaluate scaled real-world performance metrics compared to Lead-acid and lithium-ion batteries traditionally used in stationary energy storage applications.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/商业潜力是锂和锌离子电池的商业化,这是固定储能应用中铅酸和锂离子电池的替代品。 该电池具有不可燃烧的,环保的,水性的电解质,不利用钴或镍,可以减少对关键材料的依赖,并有助于使电池材料供应链多样化。 电池化学结合了与基于锌的电池相关的高安全性和低成本,以及锂离子电池的长寿。 这种水电池可能有助于提高采用有益的能源技术,例如间歇性可再生能源和电动汽车。 电池利用可以在国内采购的锌,并且不引入对外国资源的依赖,从而促进了国家安全和创造基于美国的工作。 该SBIR II期项目还通过专注于优化单个电池组件来改善周期寿命和功率,并从小袋细胞到更大的形式的Prismat Prismatic细胞来开发锂和锌离子电池技术。 这项研究将包括完善互动电极设计,以增加长寿骑自行车期间的容量保留,开发锌电极设计以抑制锌树突的生长,提高分离剂功能以保持高速率的功能并提高循环寿命,并开发旨在稳定锌的电解质,同时允许对锌和锌离子的反应更快。 与铅酸和锂离子电池相比,将建立和测试具有优化组件的较大格式单元,以评估规模现实世界的性能指标,传统上用于固定的储能应用中。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的智力功能和广泛影响的评估来评估CREITERIA的评估。

项目成果

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