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Molecular Design of Electrically Conductive Covalent Organic Frameworks as Efficient Electrodes for Lithium-Ion Batteries

Descripción del proyecto

Probar baterías de litio usando materiales catódicos conductores de marcos orgánicos covalentes

Las baterías de iones de litio, que se utilizan para alimentar vehículos eléctricos y almacenar energía renovable, pueden ayudar a reducir las emisiones de carbono. Sin embargo, estas baterías se basan en cátodos de óxido metálico de transición. Esto significa que tienen una densidad energética limitada, además de plantear problemas ambientales. El equipo del proyecto ELECTROCOFS, financiado con fondos europeos, explorará materiales orgánicos como electrodos alternativos por su gran capacidad teórica, disponibilidad de recursos y sostenibilidad. En los últimos años, los marcos orgánicos covalentes (COF, por sus siglas en inglés) se han presentado como prometedores materiales de electrodos orgánicos debido a su extraordinaria versatilidad química y estructural. El objetivo general es diseñar nuevos COF activos redox conductores como materiales catódicos para mejorar el rendimiento electroquímico de las baterías de litio.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Institución de acogida

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
Aportación neta de la UEn
€ 1 258 382,75
Dirección
COLEXIO DE SAN XEROME PRAZA DO OBRADOIRO S/N
15782 Santiago De Compostela
España

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Región
Noroeste Galicia A Coruña
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 258 382,75

Beneficiarios (2)