Descrizione del progetto
Batterie al sodio per la rivoluzione della mobilità elettrica
Morbido, ceroso, leggero e dal colore argenteo, il sodio (Na) potrebbe rappresentare la prossima migliore soluzione per l’industria delle automobili elettriche. Sebbene le batterie agli ioni di litio (Li-Ion) siano considerate l’opzione di riferimento per tutti i dispositivi elettronici, non sono esenti da problemi. Il primo fra tutti è costituito dalla sostenibilità, in quanto queste batterie fanno affidamento su una serie di elementi critici. Di conseguenza, è necessario un grande aumento nella disponibilità di materie prime per alimentare la rivoluzione della mobilità elettrica. Tra le altre problematiche figura il contenuto energetico, che deve tuttora essere incrementato per soddisfare la domanda di autonomie di guida maggiori. Il progetto 4SBATT, finanziato dall’UE, progetterà e preparerà nuovi composti inorganici basati sull’Na per elettrodi positivi, elettroliti solidi ed elettrodi negativi. L’obiettivo finale è quello di sviluppare una batteria allo stato solido basata su Na ed elementi sostenibili quali il ferro, il manganese e il silicio.
Obiettivo
The Li-ion battery, developed in the last 30 years, is a very successful technology. However, it now faces the challenge of powering the e-mobility revolution, requiring a large increase of raw resources availability. At this point in history, given the roadmap of the European Green Deal and the need to reduce CO2 emissions, such a scale up should be seen as a unique opportunity to eliminate unsustainable elements from the batteries. Yet the Li-ion battery relies on a series of elements that are critical, most importantly Li, Co and natural graphite. Moreover, the safety of Li-ion batteries is often in question, and their energy content still needs to increase to satisfy the demand for extended driving ranges. In this context, 4SBATT aims to develop a solid-state battery based on Na, rather than Li, representing the best solution in terms of four key parameters: sustainability, energy density (specific and volumetric), readiness of adoption (i.e. compatibility with existing Li-ion production lines) and safety. To achieve such a challenging goal, 4SBATT will operate at the cross-section between inorganic chemistry, materials science, and engineering. My team and I will develop a combined computational and experimental approach based on density functional theory and in situ x-ray diffraction during synthesis that will allow us to explore large amounts of temperature-dependent multicomponent phase diagrams for various classes of materials. Thereby we will design and prepare novel Na-based inorganic compounds for positive electrodes, solid electrolytes and negative electrodes. Then the physical properties of materials and composite electrodes will be characterized to understand, improve and engineer their performances. Finally we will assemble solid-state batteries, based on Na and sustainable elements such as Fe, Mn and Si, intrinsically safe due to the non-flammable solid electrolyte, and targeting record energy densities of 300 Wh/kg and 750 Wh/l at the cell level.
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.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
95447 Bayreuth
Germania