Anodfria batterier med hög energi
- Diarienummer
- FFL24-0190
- Projektledare
- Zhang, Leiting
- Start- och slutdatum
- 250901-300831
- Beviljat belopp
- 15 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Flyget är den näst största källan till växthusgasutsläpp efter vägtransporter och står för 13,9% av transportutsläppen. Dagens Litiumjonbatterier innehåller kolbaserade anoder och flytande elektrolyter uppfyller inte de energikrav och säkerhetskrav som krävs för elektrisk luftfart. Projektet syftar till att utveckla anodfria litiumbatterier med avsevärt högre energitäthet och förbättrad säkerhet, vilket kan förändra förutsättningarna för elektrisk luftfart. Projektet kommer att kombinera höggenomströmningsscreening av flytande elektrolyter med avancerad operando-analys för att förklara bildandet av en av de mest kritiska komponenterna i systemet, nämligen passiveringsskiktet på anodens strömuppsamlare. Ett operando övervakningssystem baserat på icke-destruktiv akustisk emissionssensning kommer att utvecklas för att upptäcka interna spänningsförändringar i batterielektroderna. Den kunskap och de verktyg som erhålls kommer att tillämpas för att ge en grundläggande förståelse av kemomekaniska nedbrytningsprocesser i anodfria fastfas- och flytande/solida hybridbatterier. Prototyper av anodfria battericeller kommer att utvecklas och testas i urbana luftmobilitetsapplikationer (UAM), såsom elektriska vertikalstartande och landande (eVTOL) drönare. Om projektet lyckas kan både metodologiska och teknologiska framsteg avsevärt stärka Sveriges långsiktiga konkurrenskraft inom elektromobilitetssektorn, minska flygets miljöpåverkan och driva vidare innovation och utveckling inom området.
Populärvetenskaplig beskrivning
Flyget står för 13,9 % av de globala transportutsläppen, vilket understryker det akuta behovet av mer hållbara lösningar inom denna sektor. De nuvarande kommersiella batterikemierna som främst bygger på kolbaserade anoder och flytande elektrolyter, uppfyller inte de strikta energikrav och säkerhetskrav som är nödvändiga för elektrisk luftfart. Dessa begränsningar utgör betydande utmaningar i strävan att elektrifiera flygplan, eftersom flygets energibehov vida överstiger andra transportmedel. Detta projekt fokuserar därför på att utveckla anodfria litiumbatterier med avsevärt högre energitäthet och förbättrad säkerhet, vilket potentiellt kan förändra förutsättningarna för elektrisk luftfart. Om det lyckas kan dessa avancerade batterier driva nästa generations urbana luftmobilitetsapplikationer (UAM), såsom elektriska vertikalstartande och landande (eVTOL) flygplan, och därmed avsevärt minska flygets miljöpåverkan. För att uppnå dessa ambitiösa mål kommer projektet att utveckla och använda robotassisterad elektrolytscreening i kombination med avancerade operando-analys för att förklara mekanismerna som styr bildandet av ett robust passiveringsskikt på anodens strömuppsamlare. Detta passiveringsskikt är avgörande för stabiliteten och livslängden hos anodfria batterier eftersom det förhindrar oönskade reaktioner som kan äventyra batteriets prestanda. Dessutom kommer operando-övervakning av mekanisk spänning att utvecklas för att upptäcka interna förändringar i anodfria batterier. Att förstå dessa dynamiken bakom spänningsfördelningen i elektroden är avgörande för att kunna förutsäga batteriets livslängd och säkerhet. De insikter och verktyg som tas fram kommer att användas för att ge en omfattande förståelse av kemomekanisk nedbrytning i anodfria fastfas eller flytande/solida hybridbatterier. Höjdpunkten i denna forskning blir utvecklingen och testningen av prototyper av högenergianodfria batteriprototyper i UAM-applikationer. Genom att hantera de nuvarande begränsningarna inom batteriteknologin för flygindustrin har detta projekt potentialen att revolutionera branschen. Om det lyckas kan framstegen inom både metodik och teknologi väsentligt bidra till utvecklingen av Sveriges långsiktiga konkurrenskraft inom elektromobilitetssektorn. Detta kan inte bara stärka Sveriges position som ledare inom hållbar transport utan också inspirera till ytterligare innovation och framsteg på området.