Go to content
SV På svenska

Microwave heating for green battery production and recycling

Reference number
ID24-0031
Project leader
Naylor, Andrew
Start and end dates
250101-291231
Amount granted
3 250 000 SEK
Administrative organization
Uppsala University
Research area
Materials Science and Technology

Summary

The manufacture of lithium-ion batteries involves a series of highly energy intensive processes. From the synthesis of battery-grade materials to electrode drying, as well as end-of-life recycling, high temperatures and long processing times are required, adding to production costs. The development of more sustainable and cost-effective batteries is essential to meet increasing demand and for a successful green transition. This 5-year industrial PhD project between Uppsala University and Uppsala-based company Percy Roc AB aims to develop new energy-efficient heating processes to cover several parts of the battery value chain. Percy Roc’s revolutionary microwave technology will be implemented in materials synthesis for Li- and Na-ion batteries, in electrode drying and in regeneration of spent battery materials. The project will culminate with demonstrating a full-loop concept employing microwave heating at all steps for a single material. A range of electrochemical testing methods, as well as advanced spectroscopic, structural and imaging techniques will allow a deep knowledge of the physical and chemical processes during heating to be developed. It is expected that the project will result in a greater understanding of how microwave heating can be used to produce more sustainable batteries, and even its eventual industrial application. The PhD student will gain key research skills, with supervision from established persons from both Uppsala University and Percy Roc.

Popular science description

Batterier är idag en oundviklig del av vardagslivet vid användande av mobiltelefoner, datorer och elfordon. De är en viktig del av den gröna omställningen, och det är därför också viktigt att de tillverkas på ett energieffektivt och hållbart sätt. Produktion av Li-jonbatterier är en väletablerad men komplicerad och energikrävande process. Olika produktionssteg, från materialsyntes till elektrodtorkning och återvinning, kräver bearbetning vid höga temperaturer. Den höga energiförbrukningen och de långa processtiderna leder också till ökade kostnader för industrin och konsumenter. För att ta itu med dessa utmaningar syftar detta 5-åriga industridoktorandprojekt, med Uppsala universitet och företaget Percy Roc AB, till att utveckla innovativa mikrovågsuppvärmningsprocesser för batteriproduktion och återvinning. Industriell värmning med mikrovågor använder generellt sett en bråkdel av energin jämfört med konventionella metoder. Som ett exempel kan man ta uppvärmningen av mat i kökets mikrovågsugn och jämföra det med att använda ugnen istället. Med mikrovågor värms materialet inifrån ut och kräver inte uppvärmning av hela volymen för att vara effektiv. Att använda mikrovågor är därför ett effektivt sätt att minska energiförbrukningen i en produktionsprocess. Målet med doktorandprojektet är att skapa en mer hållbar livscykel för batterier, förbättra den ekonomiska cirkulariteten och minska kostnaderna. Percy Rocs banbrytande AI-drivna mikrovågsteknik kommer att användas vid syntes av kol- och kiselbaserade material för både litium och natriumjonbatterier, samt i elektrodtorkningsprocesser och regenerering av material från använda batterier. En mängd olika elektrokemiska testmetoder, tillsammans med avancerade spektroskopiska, strukturella och mikroskopiska karakteriseringstekniker, kommer att användas för att utveckla en omfattande förståelse för de processer som möjliggörs av mikrovågsuppvärmning. Projektet förväntas ge betydande insikter i tillämpningen av mikrovågor i olika segment av batterivärdekedjan och dess potential för industrin. En doktorand kommer att vara engagerad i projektet och förvärva viktiga forskningsfärdigheter under ledning av erfarna handledare från både Uppsala universitet och Percy Roc.