Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

The Project aims to develop next-generation all-solid-state batteries (ASSBs) using lithium lanthanum zirconium oxide (LLZO)-based hybrid solid-state electrolytes (Hybrid-SSEs) to address critical limitations of conventional lithium-ion battery systems. By embedding highconductivity LLZO ceramics within cross-linked polymer matrices, the Project seeks to combine the ionic conductivity of ceramics with the flexibility and processability of polymers to overcome ceramic brittleness, interfacial instability with Li-metal anodes, and incompatibility with high-voltage cathodes. It will drive innovation in Hybrid-SSE development, Ni-rich cathode active material coatings, artificial solid electrolyte interphases engineering for stable lithium anodes, and full-cell fabrication and validation to create safe, scalable batteries with energy densities exceeding 300 Wh/kg and ≥80% capacity retention after 100 cycles. The Project unites the University of Waterloo, the NRC and Electrovaya from Canada with TU Braunschweig, Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films and Glatt, from Germany. It also includes life cycle assessment of the developed technologies.

Le projet développera des batteries entièrement solides (ASSB pour all-solid-state battery) de nouvelle génération utilisant des électrolytes solides hybrides à base d’oxyde de lithium, de lanthane et de zirconium (LLZO) afin de pallier les limites critiques des systèmes de batteries aux ions de lithium courants. En intégrant des céramiques LLZO à haute conductivité dans des matrices polymères réticulées, le projet cherche à combiner la conductivité ionique des céramiques avec la flexibilité et l’aptitude au traitement des polymères afin de surmonter la fragilité des céramiques, l’instabilité interfaciale avec les anodes en lithium métal et l’incompatibilité avec les cathodes à haute tension. Il stimulera l’innovation dans le développement des électrolytes solides hybrides, les revêtements de matériaux actifs cathodiques riches en nickel, l’ingénierie des interphases électrolytiques solides artificielles pour des anodes au lithium stables, ainsi que la fabrication et la validation de cellules complètes afin de créer des batteries sûres et évolutives avec des densités énergétiques supérieures à 300 Wh/kg et une rétention de la capacité de ≥ 80 % après 100 cycles. Le projet réunit l’Université de Waterloo, le CNRC et Electrovaya du Canada, ainsi que l’Université technique de Brunswick, l’Institut Fraunhofer pour l’ingénierie des surfaces et les films minces et Glatt, d’Allemagne. Il comprend également une analyse du cycle de vie des technologies développées.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.