Descripción del proyecto
Análisis interno del funcionamiento de las baterías de litio
Las baterías de iones de litio se utilizan en todo tipo de productos, desde dispositivos electrónicos portátiles hasta herramientas eléctricas, drones, productos sanitarios y coches eléctricos. Su optimización se ha basado en pruebas experimentales durante el desarrollo el denominado «análisis postmortem» al final de su vida útil. Con todo, para comprender verdaderamente los procesos de degradación, es necesario llevar a cabo un análisis interno del funcionamiento de las baterías. El equipo del proyecto ISOBEL, que cuenta con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, está empleando técnicas de espectroscopia de vanguardia «in situ» que les permitirá analizar simultáneamente los electrodos y los electrolitos. Los conocimientos obtenidos permitirán mejorar el diseño de las baterías para minimizar la disolución de metales de transición y su impacto negativo en la vida útil de las baterías.
Objetivo
Lithium-ion batteries (LIBs) are a key technology in enabling the transition from a dependence on fossil fuels towards renewable energy sources. However, increased energy density, cycle life, and recyclability are still needed. The different degradation processes in the LIBs are hard to disentangle from post-mortem measurements alone, as intermediate species cannot be detected and changes may occur during cell disassembly. This project aims to apply novel in situ techniques to directly observe the processes involved in transition metal (TM) dissolution, how this affects electrolyte decomposition at the cathode and anode, and the effect on the stability of the solid electrolyte interphase layer. This will be achieved via novel in-situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and x-ray absorption spectroscopy (XAS) measurements that allow electrodes and electrolyte to be simultaneously observed during cycling. This understanding will be used to develop solutions to mitigate TM-dissolution and its impact on cycle life. The focus will be LiNixMn(1-x)/2Co(1-x)/2O2 (NMC) electrodes used in many commercial LIBs, where larger energy densities can be achieved by increasing the nickel content. However, this is accompanied by higher levels of side-reactions from the more reactive surfaces. The electrolyte degradation products coming from NMC materials with different nickel content will be identified and prevented from reaching the graphite electrode by using lithium-ion conducting glass to separate the electrodes. This will help finding out how Ni-rich NMC materials can be stabilized and the extent to which cross talk products contribute to ageing. The project will also investigate new ways to recycling aged NMC to enable their re-use in new cells, decreasing the energy consumption in the recycling and avoiding the disposal of costly and toxic elements. This will include developing heat treatment protocols for replenishing lithium content and restoring the initial structure.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
OX1 2JD Oxford
Reino Unido