Batterikarakterisering og -modellering

Forskningsgruppen vår ved SINTEF fremmer batteriteknologi gjennom omfattende eksperimentell karakterisering og avansert modellering. Vi undersøker materialer og grenseflater på flere skalaer for å forstå ytelse, degradering og stabilitet - kritiske faktorer for neste generasjon materialer for energilagring.

Eksperimentell karakterisering:

Vi benytter avanserte teknikker for å analysere batterimaterialer og elektroder før og etter testsykluser:

Sveipeelektronmikroskopi (SEM): Plan- og tverrsnittsbilder av elektroder for å studere sammensetning, porøsitet og strukturelle endringer. Inkluderer bildeanalyse av partikkelstørrelsesfordeling, fasehomogenitet og porøsitetsevaluering.
Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS): Overflatesammensetning og oksidasjonstilstander i elektroder, som avslører kjemiske endringer under batterisykluser.
Transmisjonselektronmikoskopi (TEM): Høyoppløselige bilder av ubrukte materialer og FIB-preparerte prøver fra testede elektroder for å undersøke dannelse av SEI-er og litiumforbindelser.

SEM-bilde av et Ar-polert tverrsnitt av et batteri. Foto: Annett Thogersen.

Modellering og simulering:

Vi kompletterer eksperimenter med multiskalamodellering:

Elektronskala: Tetthetsfunksjonalteori (DFT) for å forutsi elektronstruktur, stabilitet og mobilitet i faststoffelektrolytter.
Referanseberegninger: Bølgefunksjonsbaserte metoder for sterkt korrelerte systemer, som sikrer nøyaktig beskrivelse av katodematerialer basert på innskuddsmetalloksider.
Atomskala og kontinuumsimuleringer: Maskinlæringsbaserte potensialer og kinetiske modeller for ionemobilitet og elektrokjemisk stabilitet.
Storstilt screening etter nye materialer: KI-drevet utvelgelse av lovende materialer fra store databaser og generativ KI for design av nye materialer.