Naturlig svensk grafit för framtidens litiumjonbatterier

Viktiga resultat som projektet gav

Målet för projekt har varit att studera om den naturliga grafit som Woxna Graphite AB kan tillhandahålla fungerar i ett litiumjonbatteri. Därför studeras vid vilken värmebehandlingstemperatur som naturlig grafit blir så ren från föroreningar att den går att använda som negativ elektrod i ett litiumbatteri. Batterikapaciteten för grafiten ska vara på likvärdig den för syntetisk grafit vilket innebär ca 350 A/kg att jämföra med det teoretiska på 372 Ah/kg. Ett ytterligare mål har varit att undersöka om tillverkningen av elektroder kan modifieras för att förbättra snabbladdningskapaciteten genom att tillåta litiumjoner att snabbt ta sig in mellan skikten i grafiten.

Långsiktiga effekter som förväntas

För att göra den naturliga grafiten lämplig som anodmaterial så har den renats från föroreningar genom värmebehandling vid höga temperaturer (2300°C i flera timmar för små mängder grafit, 2800°C för större mängder). Cyklingsbarheten stärktes genom att Woxna har låtit de flata partiklarna malas till potatisform. När frystorkning används för att framställa elektroder erhålls en struktur där laddningshastigheten kan öka genom att litiumjonerna snabbare kan ta sig in mellan grafitskikten. Nästa steg är att skala upp elektroderna samt att Woxna Graphite AB själva kan genomföra högtemperaturrening. Projektet behöver ytterligare tid och arbetet kommer därför att fortsätta inom ett nystartat Vinnova kompetenscentrum för batterier.

Upplägg och genomförande

Projektet har genomförts i två etapper. I Etapp 1 tillhandhöll Woxna grafit renad till 99% till Uppsala universitet som studerade hur kvarvarande föroreningar påverkades av värmebehandling vid 1000°C respektive 2300°C. Kemisk analys har genomförts på de behandlade proverna. Proverna har undersökts i egenskap av anod i litiumjobatterier. Olika metoder har använts för att studerat grafitens morfologi samt partikelorientering i elektroderna. Etapp 2 har fokuserat på elektroder där partiklarnas orientering påverkas för att ge snabbare litiuminterkalering.