FUGELS – Functioneel gesorteerde elektroden voor lithiumzwavelbatterijen met lange levensduur
FUGELS wil de optimalisatie en de marktuitrol van lithiumzwavelbatterijen (LSB’s) versnellen. LSB’s zijn potentieel lichtere en goedkopere opties dan alle andere batterijen op de markt; ruwweg kunnen ze meer dan twee keer lichter zijn dan state-of-the-art lithium-ion batterijen, terwijl ze dezelfde hoeveelheid energie opslaan. De wereldwijde zwavelreserves zijn bijna onbeperkt (d.w.z. 600 miljard ton) en LSB’s zijn naar verwachting goedkoper (zwavelprijs < 0,2 US$/kg) dan hun tegenhangers in lithium-ionbatterijen.
De lithiumzwavelbatterij (LSB) heeft een groot potentieel om een duurzame toekomst te garanderen voor de elektrochemische opslag van energie. De potentiële toepassing van LSB’s is net zo breed als die van lithium-ionbatterijen, maar ze zouden aantrekkelijker zijn als het gewicht en/of de opslagkosten de voornaamste zorgen zijn: residentiële en grootschalige stationaire opslag, zware voertuigen, satellieten en onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) met een lange levensduur, zoals drones. Het vroegtijdig einde van de levensduur is het grootste obstakel voor de ontwikkeling van lithiumzwavelbatterijtechnologie. LSB’s lijden onder een aanzienlijk capaciteitsverlies in vergelijking met lithium-ionbatterijen. In dit opzicht beoogt dit project de ontwikkeling van lichtgewicht (>350 Wh/kg) lithiumzwavelbatterijen met een tot 5-maal langere levensduur in vergelijking met wat nu mogelijk is (minder dan honderden cycli). De resultaten van het project zullen niet alleen worden gedemonstreerd in batterijen van klein formaat (coin cellen), maar ook in pouchcellen die worden geassembleerd in onze automatische batterij-pouchlijn in Energyille.
Om dit doel te bereiken, zullen nieuwe ‘lithium’ en ‘zwavel’ elektrode-architecturen ontwikkeld worden om de prestaties en levensduur van de lithium-zwavel batterijen (LSB’s) te verbeteren. De innovatieve elektroden van FUGLES zullen een gelijktijdige verhoging van de zwavelbelasting (d.w.z. energiedichtheid) en stabiliteit van de elektronische/ionische contacten over korte (d.w.z. deeltjesniveau) en lange (d.w.z. poreus-elektrodeniveau) afstanden in de cel mogelijk maken. Dit zal worden bereikt via een nieuwe benadering die gebaseerd is op de graduele decoratie van zwavel- en lithiumelektroden door de beschermende functionele lagen. In FUGELS wordt een combinatie van vijf coatingtechnologieën gebruikt om de lithium- en zwavelelektroden te versieren met functionele en beschermende lagen: 1) nat-chemische oplossing, 2) atmosferisch plasma, 3) atomaire laagdepositie, 4) elektrodepositie, 5) coating op basis van slurry.
