SBIR Phase I: A Drop-in Sustainable Cathode Replacement that can Allow Sub-$100/kWh Li-ion Battery Packs with Improved Safety and Performance
SBIR Phase I: A Drop-in Sustainable Cathode Replacement that can Allow Sub-$100/kWh Li-ion Battery Packs with Improved Safety and Performance
批准号:
2126187
负责人:
Benjamin Lesel
金额:
$25.6万
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
项目状态:
已结题
起止时间:
2022-05-01 至 2024-01-31
中文摘要
这项小企业创新研究(SBIR)项目的广泛影响/商业潜力解决了锂离子电池在新能源应用中的高成本和低安全性问题。低成本和安全的电池将提高太阳能储能的经济可行性,这对于将可再生能源渗透率提高到总发电量的30%以上至关重要。与目前使用的材料相比,该项目提出了一种电池材料,可提供更低的成本,更高的安全性和更好的可循环性。这可以支持新电池的应用,包括电动汽车,并网和太阳能存储,以及消费电动工具等。SBIR项目提出了一种新型纳米结构的LiMn2O4阴极化学(ND-LMO),与现有的镍锰钴氧化物(NMC)材料相比,其成本降低了约30%。此外,它还将改善性能参数,如循环寿命,更安全的发热剖面,以及在完全充电状态和最大放电深度之间增加10%的安培小时容量。许多这些改进源于精细纳米结构电极材料的“插层赝电容”特性。为了使这些系统具有商业可行性,必须解决技术挑战,例如失活表面和失活表面、合成成本等。该项目提出的组成和使用的方法可以应用于其他材料系统。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) project addresses the high cost and poor safety of Lithium-ion batteries in new energy applications. Low-cost and safe batteries will improve economic viability for solar energy storage, which is critical to increasing renewables penetration to above 30% of total power generation. This project advances a battery material to provide lower cost, higher safety and improved cyclability compared to currently used materials. This can support new batteries in applications including electric vehicles, grid-tied and solar storage, and consumer power tools, among others.This SBIR project proposes a novel nanostructured LiMn2O4 cathode chemistry (ND-LMO) that offers ~30% lower $/kWh cost compared to incumbent nickel managanese cobalt oxides (NMC) materials. Furthermore, it will have iimproved performance parameters, such as cycle life, a safer heat generation profile, and a 10% greater amp-hour capacity between full state of charge and maximum depth of discharge. Many of these improvements stem from the “intercalation-pseudocapacitive” properties of finely nanostructured electrode materials. Technical challenges, such as inactive and deactivating surfaces, synthetic costs, and others, must be addressed for these systems to be commercially viable. The project’s proposed composition and methods used can be applied to other material systems.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.
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