Grön batteriproduktion och återvinning med mikrovågsteknik
- Diarienummer
- ID24-0031
- Projektledare
- Naylor, Andrew
- Start- och slutdatum
- 250101-291231
- Beviljat belopp
- 3 250 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Tillverkningen av litiumjonbatterier omfattar en rad mycket energikrävande processer. Från syntes av batterimaterial till torkning av elektroder, samt återvinning av uttjänta batterier krävs höga temperaturer och långa processtider, vilket ökar produktionskostnaderna. Utvecklingen av mer hållbara och kostnadseffektiva batterier är avgörande för att möta den ökande efterfrågan och för en framgångsrik grön omställning. Detta 5-åriga industridoktorandprojekt mellan Uppsala universitet och det Uppsala-baserade företaget Percy Roc AB syftar till att utveckla nya energieffektiva uppvärmningsprocesser för att täcka flera delar av batteriets värdekedja. Percy Rocs revolutionerande mikrovågsteknik kommer att implementeras inom materialsyntes för Li- och Na-jonbatterier, i elektrodtorkning och i regenerering av förbrukade batterimaterial. Projektet kommer att kulminera i en demonstration av ett helhetskoncept som använder mikrovågsuppvärmning i alla steg för ett enda material. En rad elektrokemiska testmetoder, liksom avancerade spektroskopiska, strukturella och mikroskopiska tekniker kommer att möjliggöra en djup kunskap i de fysikaliska och kemiska processerna under uppvärmningen. Projektet förväntas resultera i en ökad förståelse för hur mikrovågor kan användas för att producera mer hållbara batterier, och även en eventuell industriell tillämpning. Doktoranden kommer att få viktiga forskningsfärdigheter, med handledning från etablerade personer på Uppsala universitet och Percy Roc.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.