Hållbar framtagning av primär grafit för användning i LIBs

Projektet är ett strategiskt forskningsprojekt med fokus på preparering av primär naturlig grafit för användning i litiumjonbatterier (LIBs). Projektet genomförs i nära anslutning till ReGraph, där motsvarande renings- och regenereringsstrategier utvecklas för sekundär grafit återvunnen från uttjänta LIBs.

Projektet adresserar den snabbt ökande efterfrågan på grafit i batterivärdekedjan och behovet av mer energi- och resurseffektiva alternativ till syntetisk grafit. Genom utveckling av effektiva reningsmetoder och lågenergikrävande grafitisering syftar projektet till att stärka naturlig grafits konkurrenskraft som anodmaterial.

Bakgrund

Grafit är det dominerande anodmaterialet i litiumjonbatterier och utgör typiskt cirka 12–21 viktprocent av ett batteri. I takt med elektrifieringen av transportsektorn och utbyggnaden av energilagring ökar behovet av batterikvalitativ grafit kraftigt.

I dag används ofta syntetisk grafit i litiumjonbatterier på grund av dess höga renhet och jämna egenskaper. Produktionen är dock mycket energiintensiv och kräver grafitisering vid temperaturer på 2500–3000 °C, vilket medför betydande klimat- och miljöpåverkan. Naturlig grafit utgör ett mer resurseffektivt alternativ, förutsatt att föroreningar kan avlägsnas effektivt och att tillräcklig grafitisk ordning kan uppnås vid lägre temperaturer.

Syfte och mål

Projektets övergripande mål är att möjliggöra användning av primär naturlig grafit som ett konkurrenskraftigt anodmaterial i LIBs genom effektiv rening och energieffektiv grafitisering.

Delmål är att:

• Kartlägga föroreningsinnehåll och utveckla strategier för rening av jungfrulig naturlig grafit.
• Utvärdera reningsflödesscheman lämpade för batterikvalitativ grafit.
• Undersöka katalytiska metoder för att förbättra grafitiseringen och minska erforderlig behandlingstemperatur.
• Utvärdera elektrokemisk prestanda hos behandlad naturlig grafit i knappcellsförsök.

Genomförande

Projektet kombinerar experimentella och teoretiska angreppssätt inom processmetallurgi. Möjliga hydro- och pyrometallurgiska reningsmetoder som lakning i olika media med eller utan förbehandling, samt högtemperaturbehandlingar för avlägsnande av föroreningar. Betingelserna varieras systematiskt för att identifiera resurs och energieffektiva processförhållanden för att grafit av batterikvalitét. Den elektrokemiska prestandan utvärderas i knappcellsförsök, där olika processvägar jämförs under identiska testprotokoll.

Projektets resultat sprids genom vetenskapliga publikationer och konferensbidrag och bidrar till stärkt kompetens inom hållbar bearbetning av naturlig grafit för batteritillämpningar.

Projektsamarbeten

Luleå tekniska universitet utför det strategiska projektet under kommunikation med industriella aktörer med grafitfyndigheter som t.ex. Talga.