Geavanceerde Materialen voor Batterijen (MAT4BAT)
Het MAT4BAT project onderzoekt Li-ion batterijen voor gebruik in elektrische voertuigen. Zo werden er gedrags- en voorspellende modellen voor batterijprestaties en levensduur onder verschillende praktische gebruiksomstandigheden ontwikkeld. Deze modellen werden gebruikt om de drie nieuwe generaties Li-ioncellen die zijn ontwikkeld in het MAT4BAT-project te beoordelen. Elke celgeneratie richt zich op verbeterde levensduur en veiligheid van het product. Marktaanvaarding van de nieuwe celgeneraties is onderzocht door middel van levenscyclusanalyse en kostenbeoordeling en door bedrijfsstudies te ontwikkelen.
Li-ion technologieën begonnen in de jaren 90 met een hoge ontwikkelingssnelheid, vooral dankzij de opkomende ICT’s met meer dan 20 GWh, die in 2010 werden verkocht. Al snel bleek het een geloofwaardige technologie voor elektrische voertuigen, aangezien het een gemiddelde energiedichtheid kon leveren van ongeveer 140 Wh /kg. Sindsdien worden er grote doorbraken met hogere opslagniveaus verwacht, namelijk 250 Wh/kg met een aanvaardbare levensduur van 3000 cycli, om zo een betaalbaar economisch businessplan te creëren voor batterijen in auto’s.
MAT4BAT bouwt zijn batterijstrategie voor elektrische voertuigen op via geavanceerde materialen en pilootprocessen. Het stelt drie nieuwe cel-concepten voor gebaseerd op een state-of-the-art combinatie van celmaterialen (NMC/Carbonate liquid electrolyte/Grafiet). MAT4BAT behandelt alle kritieke verouderingsmechanismen die verband houden met deze technologie en directe effecten hebben op productleeftijd en veiligheid door twee werkprogramma’s te implementeren voor batterijbeoordeling (1) en batterijtechnologieën (2). Programma 1 zet een framework op om kritische laadmodaliteiten voor een batterijsysteem te definiëren tijdens praktisch gebruik en ontwikkelt bijbehorende testinstrumenten en methoden voor relevante functionele prestaties en levenslange evaluatie. In dit kader implementeert het tweede programma drie generaties cellen met een focus op elektrolyten die voortdurend van vloeibaar naar een gel en dan naar een vaste staat worden getransformeerd om zo een aanzienlijke winst in de levensduur en veiligheid van de cel te bewerkstelligen door veroudering en gevaarlijke situaties te voorkomen.
Honderd state-of-the-art commerciële cellen zijn beoordeeld om de normale en kritische lading-/ontladingstoestanden te bepalen met passende testprotocollen. Daarnaast zijn materialen gescreend op muntencellen gevolgd door benchmarking van de meest veelbelovende materialen op volledig celleniveau. Uiteindelijk zijn (10-40 A.h) prototypes geproduceerd om de beste technologieën van MAT4BAT te valideren tegen gekwantificeerde doelstellingen.
Energyville heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van gedragsmodellen en voorspellende modellen voor batterijprestaties en levensduur onder diverse praktische gebruiksomstandigheden. Daarnaast bestudeerde Energyville samen met VITO, KIT en Renault de marktaanvaarding van de nieuwe celgeneraties door middel van een levenscyclusanalyse en kostenbeoordeling en door bedrijfsstudies te ontwikkelen.
