De uitvinding presenteert een innovatieve benadering van vaste elektrolyten en pakt cruciale uitdagingen aan op het vlak van prestaties, produceerbaarheid en compatibiliteit van lithium-ionbatterijen (LIB’s). Een ionogel, gebaseerd op een vloeibare elektrolyt die is ingesloten in een vaste matrix, is een veelbelovende vorm van vaste elektrolyt. Om inzetbaar te zijn in commercieel levensvatbare processen, moet een ionogel echter goede functionele eigenschappen combineren met een hoge mate van produceerbaarheid en compatibiliteit met andere batterijmaterialen. De huidige state-of-the-art technologieën slagen er niet in om al deze criteria tegelijk te vervullen.
De huidige innovatieve oplossing, ontwikkeld door imo-imomec (het gezamenlijke onderzoeksinstituut van de Universiteit Hasselt en imec), is gebaseerd op een speciaal geformuleerde vloeibare precursor die snel en gecontroleerd kan uitharden tot een hooggeleidend, stabiel en mechanisch conform vast elektrolyt.
De vloeibare precursor bestaat uit een poreuze siliciumoxidematrix die is gefunctionaliseerd met organische groepen. Deze groepen vormen, na activering door radicaalinitiatoren, sterke covalente bindingen, waardoor een vaste elektrolyt ontstaat met een continu geleidend pad voor lithiumionen. Dit ontwerp overwint de beperkingen in ionische geleidbaarheid die typisch zijn voor polymeer-gebaseerde ionogels en conventionele composieten.
De precursoroplossing blijft gedurende lange tijd stabiel (meer dan 1 jaar), wat opslag en eenvoudige integratie in roll-to-roll productieprocessen mogelijk maakt. De uitharding wordt geactiveerd door UV-licht of warmte, waardoor een nauwkeurige controle binnen enkele minuten mogelijk is. Dit snelle uithardingsproces sluit aan bij snelle productietechnieken, in tegenstelling tot bestaande oplossingen die dagen nodig hebben om uit te harden.
De precursoroplossing is vrij van corrosieve zuren of basen en is daardoor compatibel met gevoelige elektrodematerialen, waarbij hun structurele integriteit en prestaties behouden blijven. Deze eigenschap maakt impregnatie in poreuze elektroden mogelijk zonder ongewenste nevenreacties, wat het integratieproces vereenvoudigt.
De gepatenteerde technologie positioneert zich als een cruciale enabling technology voor de verdere ontwikkeling van lithium-ionbatterijtechnologie. Door het aanpakken van langdurige trade-offs op het vlak van ionische geleidbaarheid, produceerbaarheid en elektrodecompatibiliteit, biedt het batterijproducenten een weg naar hoogwaardige solid-state systemen met brede toepasbaarheid in elektrische voertuigen, consumentenelektronica en energieopslag.
De uitvinding is beschermd via een patentaanvraag (WO2023222511A1). Wij zijn op zoek naar bedrijven die geïnteresseerd zijn in het licentiëren van deze technologie en/of het opzetten van een R&D-samenwerking.
Duik in het onderzoeksportaal en ontdek alle mogelijkheden.
