Projektbeschreibung
Lithiumbatterien mit leitfähigen Kathodenmaterialien aus kovalenten organischen Gerüstverbindungen im Test
Mit dem Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien zum Betrieb von Elektrofahrzeugen und zur Speicherung erneuerbarer Energien können CO2-Emissionen reduziert werden. Lithium-Ionen-Batterien funktionieren jedoch mit Kathoden aus Übergangsmetalloxiden, die eine begrenzte Energiedichte aufweisen und außerdem Bedenken in Bezug auf die Umwelt aufkommen lassen. Das EU-finanzierte Projekt ELECTROCOFS wird nun organische Materialien als alternative Elektroden erforschen, da sie eine hohe theoretische Kapazität aufweisen, als Ressource verfügbar und nachhaltig sind. In den letzten Jahren sind kovalente organische Gerüstverbindungen aufgrund ihrer herausragenden chemischen und strukturellen Vielseitigkeit als vielversprechende organische Elektrodenmaterialien in Erscheinung getreten. Das übergeordnete Ziel besteht in der Entwicklung neuer leitfähiger redoxaktiver kovalenter organischer Gerüstverbindungen als Kathodenmaterialien zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung von Lithium-Ionen-Batterien.
Ziel
A major breakthrough in chemistry and materials science has been the development of Lithium-Ion Batteries (LIBs), which show great potential for storing energy from renewable sources and as the power sources for electric cars. However, commercially available LIBs are based on transition metal oxide cathodes, presenting limited energy density and raising relevant environmental concerns. Organic materials have received much attention as alternative electrodes because of their high theoretical capacity, resources availability and sustainability. In particular, Covalent Organic Frameworks (COFs) have emerged in the past few years as promising organic electrode materials due to their high stability, high ionic conductivity and outstanding chemical and structural versatility. Low electrical conductivity remains the main bottleneck for real applications of COFs as electrode materials, usually addressed by adding in large amounts of conductive carbon additives that decrease the energy density of the battery.
The overarching objective of this project is to design and synthesize new conductive redox-active COFs as cathode materials to enhance LIBs electrochemical performance. The specific goals are:
a) To design a new family of stable redox-active COFs built from unexplored building blocks to achieve an optimal balance between capacity, electrical conductivity and porosity.
b) To investigate the role of the linkages, building blocks, doping, pressure, anisotropy and morphology on the electrical conductivity, unravelling the fundamental mechanisms of charge transport in COFs.
c) To manufacture and test lithium batteries using conductive COFs cathode materials, assessing the influence of the processing techniques on the electrochemical performance.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
15782 Santiago De Compostela
Spanien