Imec, det världsledande forsknings- och innovationsnavet inom nanoelektronik, energi och digital teknik och partner i EnergyVille, har tillverkat en innovativ typ av solid-state Li-ion batteri som uppnår en energitäthet på 200 Wh/liter vid en laddningshastighet på 0,5C (2 timmar). Detta batteri är en milstolpe på vår färdplan för att överträffa våta Li-ion-batteriprestanda och nå 1000Wh/L vid 2C år 2024. Med denna tydliga prestandatekniska väg, imecs batteriteknik är redo att bli en utmanare för att driva morgondagens snabbladdning, långdistansfordon.

Framtiden för mobilitet kommer till stor del att vara elektrisk, drivs av snabbladdning, säker, och kompakta batterier. Dagens uppladdningsbara litiumjonbatterier har lite utrymme för förbättring, men inte tillräckligt för att tillåta fordon tillräcklig räckvidd och autonomi. Imecs forskare arbetar med nästa generations batterier, ersätta den våta elektrolyten med en fast substans, för att öka cellens energitäthet.

Nyligen, imec utvecklade en solid nanokompositelektrolyt med en exceptionellt hög konduktivitet på upp till 10 mS/cm och med potential att öka denna ytterligare. Med denna nya elektrolyt, imec har nu tillverkat ett prototypbatteri. Elektrolyten applicerades i battericellen som en flytande prekursor, och stelnade efteråt. Prototypbatteriet uppnådde en volymetrisk energitäthet på 200 Wh/liter vid en laddningshastighet på 0, 5°C (2 timmar).

"Våra resultat visar att vi kan tillverka solid state-batterier som har potential att nå kapaciteten hos våta batterier, och detta med tillverkningsprocesser som liknar dem för våta batterier, säger Philippe Vereecken, rektor och programledare på imec, "Men till skillnad från våtbatterier, våra solid-state-batterier kommer att vara kompatibla med metalliska litiumanoder med ett mål på 1, 000Wh/liter vid en laddningshastighet på 2C (en halvtimme). Detta, tillsammans med deras längre livslängd och förbättrade säkerhet, gör dem till en lovande kompakt batteriteknik för morgondagens långdistansfordon."

För att ytterligare förbättra batteriets prestanda, imec tittar på att kombinera nanopartikelelektroder med sin fasta nanokompositelektrolyt. Imec använder ultratunna beläggningar som så kallade buffertlager för att styra gränssnittet mellan den aktiva elektroden och elektrolyten. Denna teknik kan också användas för att förbättra prestanda för vanliga flytande celler och till och med för halvledarbatterier med pressade och sintrade oorganiska elektrolyter.

För att förverkliga innovativ batteriteknik och överföra den till marknaden kommer det att krävas engagemang och engagemang från världens största materialleverantörer och batteritillverkare. Därför, imec utför sin batteri-FoU som ett samarbetsprogram för öppen innovation till vilket man bjuder in alla intresserade parter.