PFI-TT: Novel Lithium-Ion Batteries with Adaptive Designs for Improved Safety, Range and Payload Capacity
PFI-TT:采用自适应设计的新型锂离子电池,可提高安全性、续航里程和有效负载能力
基本信息
- 批准号:2214006
- 负责人:
- 金额:$ 25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-07-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation-Technology Translation (PFI-TT) project is in the development of lithium-ion battery manufacturing and design processes removing the shape limitations of current batteries. Today, lithium ion batteries are limited to regular geometrical shapes like cylinders, discs and cuboids. Designing a battery-around-a-product rather than a product-around-a-battery is novel and will enable the reimagination of future designs of products. The product designer will no longer have to make allowances for additional space in particular shapes nor will the batteries demonstrate decreased power density (and shorter life). The societal need for such 3-dimentional (3D) printed batteries stems from portable mobile applications where there are severe limitations for weight, size and/or space in diverse areas such as medical, transportation, and consumer wearable products. If successful, the project may impact consumer/business products that use batteries and electronics, where some or all of the electrical components could be 3D-printed. The target markets include consumer wearables, medical devices, and defense systems including wearable sensors, free-form solid-state batteries, and energy harvesting devices.The intellectual merit of this novel battery system stems from an interdisciplinary collaboration between polymer scientists and manufacturing experts in 3D printing. The team aims to use novel, patented, solid polymer electrolyte chemistries in scalable technologies focued on freeform 3D printed battery components. As a first commercial segment of interest, battery in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) applications will be examined. This project will be used to subsequently print layer-by-layer the electrolyte membrane cathodes and anodes over custom 3D surfaces and encapsulate these electrodes to make complete, working, structural battery/body frameworks for UAVs/drones. The goal and scope of the project encompass developing methods of assembling the entire lithium ion battery from start to finish to the freeform design with complex shapes that can eventually be scaled to high-throughput, high-volume, custom-shaped batteries.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.
该创新技术转化伙伴关系(PFI-TT)项目的更广泛影响/商业潜力在于开发锂离子电池制造和设计工艺,消除当前电池的形状限制。 今天,锂离子电池仅限于规则的几何形状,如圆柱体,圆盘和长方体。围绕产品设计电池而不是围绕电池设计产品是新颖的,将使未来产品设计的重新想象成为可能。产品设计师将不再需要在特定形状中预留额外的空间,电池也不会表现出降低的功率密度(和更短的寿命)。对这种三维(3D)打印电池的社会需求源于便携式移动的应用,其中在诸如医疗、运输和消费者可穿戴产品的不同领域中存在对重量、尺寸和/或空间的严重限制。如果成功,该项目可能会影响使用电池和电子产品的消费者/商业产品,其中部分或所有电气组件都可以进行3D打印。目标市场包括消费类可穿戴设备、医疗设备和国防系统,包括可穿戴传感器、自由形态固态电池和能量收集设备。这种新型电池系统的智力价值源于聚合物科学家和3D打印制造专家之间的跨学科合作。该团队的目标是在可扩展的技术中使用新颖的、获得专利的固体聚合物电解质化学物质,这些技术专注于自由形式的3D打印电池组件。 作为第一个感兴趣的商业领域,电池在无人机(UAV)中的应用将被研究。 该项目随后将用于在定制的3D表面上逐层打印电解质膜阴极和阳极,并封装这些电极,为无人机/无人机制造完整的、可工作的结构电池/机身框架。该项目的目标和范围包括开发整个锂离子电池的组装方法,从开始到结束,最终可以扩展到高通量,大容量,定制形状的电池的复杂形状的自由设计。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值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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专著数量(0)
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专利数量(0)
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