MESH-BAT – NanoMESH-geschikte vormbare BATterijen

De huidige microbatterijtechnologie staat voor de uitdaging te voldoen aan de eisen van apparaten met zeer beperkte volumes en unieke vormen, met name in toepassingsgebieden zoals slimme medische apparaten, waaronder inslikbare, draagbare en implanteerbare apparaten. Een aanzienlijk deel, tot wel 40%, van het apparaatvolume is bestemd voor de batterij, waardoor de beschikbare ruimte voor cruciale functionele componenten beperkt is. Ondanks de wens om geavanceerde sensor- en actuatiemogelijkheden in deze apparaten op te nemen, is er nog steeds een groot knelpunt bij het vinden van een geschikte energiebron die in verschillende vormen kan worden gegoten om het beperkte beschikbare volume te maximaliseren. MESH-BAT wil de batterijbarrière voor dergelijke toepassingen overwinnen door een 2,5D Li-gebaseerde vaste-stofcel met hoge energiedichtheid en klein oppervlak te ontwikkelen die drie essentiële componenten integreert. Dit omvat het combineren van innovatieve 3D nanomesh stroomcollectoren met dunne film kathode coatings, een dunne Li-metalen anode en een vaste polymeer elektrolyt. De beoogde metalen nanomesh dient als een elektronisch geleidende steiger, die voor elektrisch contact zorgt en mechanische versterking biedt binnen de kathode. Dit nanomesh-concept maakt het gebruik mogelijk van kathodematerialen van de volgende generatie die een uitdaging vormen voor gebruik in bulkvorm, maar die in deze context kunnen worden toegepast als nanocoatings.

Het aanpassen van de nanomesh-dikte verbetert de energiedichtheid van de voetafdruk terwijl de tortuositeit behouden blijft en het Li-iontransport door de kathode vergemakkelijkt wordt. Naast de ontwikkeling van materialen en processen en de fabricage van demonstratiecellen, streeft MESH-BAT ook naar een uitgebreide evaluatie en modellering van de elektrochemische prestaties en mechanische duurzaamheid van elektroden en cellen met onconventionele vormen of formaten, waaronder in- en uit-vlakke krommingen. Door middel van deze inspanningen streeft MESH-BAT ernaar om de technologie van microbatterijen te bevorderen, vooral voor apparaten met strikte beperkingen wat betreft volume en vorm, om zo een verbeterde functionaliteit en efficiëntie in slimme medische toepassingen te garanderen.

Verschillende groepen die actief zijn binnen EnergyVille maken deel uit van het MESH-BAT project. Elke groep richt zich op innovatieve benaderingen om uitdagingen op het gebied van energietoepassingen en materiaalsynthese aan te pakken. De DESINE-groep, geleid door Prof. M. Van Bael en Prof. A. Hardy aan de UHasselt – IMO-imomec, is gespecialiseerd in milieuvriendelijke en duurzame chemische syntheseprocessen. Hun belangrijkste focus ligt op de ontwikkeling van hoogtechnologische anorganische kathode nanomaterialen. De Electrochemical Engineering groep onder leiding van Prof. M. Safari aan de UHasselt – IMO-imomec, zal zich richten op celintegratie en modellering, en waardevolle inzichten verschaffen in deze elektrochemische processen. De ‘Energy Storage & Conversion’ groep onder leiding van Prof. P. Vereecken bij Imec richt zich op materialen en processen voor energieopslag in batterijen en energieomzetting in bruikbare chemicaliën. Hun bijdragen zijn voornamelijk gericht op het ontwikkelen van nieuwe processen voor het produceren van dikkere nanomesh-lagen en het verbeteren van de controle over de poriestructuur.