Descrizione del progetto
Uno sguardo all’interno delle batterie al litio mentre funzionano
Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in ogni tipo di applicazione, dall’elettronica portatile agli utensili elettrici, passando per i dispositivi medici e le automobili elettriche. Fino ad ora, la loro ottimizzazione si è basata sul collaudo sperimentale nel corso dello sviluppo e sulla cosiddetta analisi post-mortem al termine del ciclo di vita. Ciononostante, per comprendere davvero i processi di degrado, è necessario approfondire più dettagliatamente ciò che avviene all’interno delle batterie durante il loro funzionamento. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto ISOBEL sta implementando tecniche di spettroscopia in situ d’avanguardia che consentiranno agli scienziati di analizzare contemporaneamente elettrodi ed elettroliti. Le informazioni acquisite porteranno a un miglioramento della progettazione, in modo da ridurre al minimo la dissoluzione dei metalli di transizione e il relativo impatto negativo sulla durata delle batterie.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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MSCA-IF -Coordinatore
OX1 2JD Oxford
Regno Unito