SBIR Phase I: Coated metal foils for high energy density, low-cost, lithium-ion batteries
SBIR 第一阶段:用于高能量密度、低成本锂离子电池的涂层金属箔
基本信息
- 批准号:2303614
- 负责人:
- 金额:$ 27.47万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-15 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 Small Business Innovation Research Phase I project will focus on researching and developing aluminum--based current collectors to replace copper foils in lithium-ion batteries. Copper foils are the third largest cost ($6.50/kWh) and third heaviest component (~0.5 kg/kWh) in lithium-ion batteries. Copper is heavily used in the clean technology space and there is expected to be a 3-5 million ton gap between the supply and demand for copper by 2030. Copper foil demand for electric vehicles is expected to exceed 1.5 million tons annually by 2030. This project will explore the use of specialized aluminum foils to eliminate copper in lithium-ion batteries. The specialty aluminum foil will be three times lighter than copper and could eliminate in excess of 50 pounds of battery pack weight in a typical electric vehicle. The intellectual merit of this project is to demonstrate that specialized aluminum foils can achieve the requisite materials properties for battery applications. There are three criteria that must be met: 1) the specialty aluminum foil must have similar electrochemical surface properties as copper; 2) the anode material must adhere strongly; and 3) the specialty foil must be able to be ultrasonically welded to metal tabs. Currently, pure aluminum foils are used as current collectors on the cathode side but cannot be used on the anode side because lithium alloys with aluminum at low potentials. Developing specialized aluminum foils that have unique surface properties is key to replacing copper in batteries. Aluminum is lighter, cheaper, and more abundant than copper. Specialty aluminum foils that achieve unique surface properties have a wide array of applications including metallization layers on solar cells. Full demonstration of specialized aluminum foils in batteries could also open up new research directions with the potential to improve the critical materials used in clean energy and related 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.
这个小型企业创新研究阶段I项目的更广泛的影响/商业潜力将着重于研究和开发基于铝的当前收藏家,以替代锂离子电池中的铜箔。铜箔是锂离子电池中第三大成本(6.50 $ kwh)和第三大组件(〜0.5 kg/kWh)。铜在清洁技术领域大量使用,预计到2030年铜的供应和需求之间将有3-500万吨差距。预计到2030年,对电动汽车的铜箔需求预计将超过150万吨。该项目将探索该项目的使用,以消除专业的铝箔,以消除Lithium-iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-Iro-ION Batchies中的铜。特种铝箔将比铜轻三倍,并且可以在典型的电动汽车中消除超过50磅的电池组重量。该项目的智力优点是证明专门的铝箔可以实现电池应用的必要材料属性。 必须满足三个标准:1)专业铝箔必须具有与铜相似的电化学表面特性; 2)阳极材料必须强烈粘附; 3)特种箔必须能够超声焊接到金属片上。 当前,纯铝箔被用作阴极侧的电流收集器,但不能在阳极侧使用,因为锂合金在低电位下具有铝合金。开发具有独特表面特性的专门铝箔是替换电池中铜的关键。铝比铜更轻,便宜,更丰富。获得独特表面特性的专业铝箔具有广泛的应用,包括太阳能电池上的金属化层。全面证明电池中的专业铝箔还可以打开新的研究方向,有可能改善清洁能源和相关应用中使用的关键材料。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响标准通过评估来进行评估。
项目成果
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