Descrizione del progetto
Un nuovo approccio per migliorare la densità energetica e la sicurezza delle batterie basate su anodi metallici
Nonostante il loro potenziale di alta densità energetica, le attuali batterie con anodi metallici di litio (Li) devono affrontare problemi di crescita di dendriti del Li, che possono causare cortocircuiti o fughe termiche. Il progetto MULTIMETALBAT, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, propone un nuovo paradigma per gli anodi metallici. Il nuovo approccio prevede la creazione di elettroliti con una miscela di cationi multipli, che modificheranno la termodinamica della placcatura e dello stripping rispetto ai singoli anodi metallici. Ciò dovrebbe contribuire a promuovere la competizione cinetica tra i vari processi di elettrodeposizione e a migliorare la stabilità dell’interfase dell’elettrolita solido. I ricercatori mirano a raggiungere una densità di corrente critica per la crescita del metallo 3D superiore a 10 mA cm-2, una densità di energia di 350 Wh/kg per celle a sacchetto da 100 mAh e una maggiore sicurezza.
Obiettivo
Li metal is considered to be the holy grail anode material due to its high specific capacity and low standard redox potential and could, in theory, lead to the assembly of extremely high energy density cells. Metal anode based batteries, in general, represent the main viable option towards a leapfrog in terms of energy density when compared with current Li-ion technology, thus motivating important research efforts in Li-air, Li-Sulfur and, more recently, solid state batteries (SSB). Unfortunately, all of these technologies (even SSB) suffer from dendritic Li growth, eventually resulting in short circuit/thermal runaway. Requirements for smooth Li metal electrodeposition, mostly consist in the fine control of the cation mass transport through the solid electrolyte interphase (SEI), which in turn is governed by the composition, morphology and stability of the latter. Unfortunately, and after several decades of investigation, it is virtually impossible to achieve the perfect interphase/interface which can sustain thousands of cycles in real battery operation conditions. The main objective of MULTIMETALBAT is to bring a new paradigm for metal anode by developing electrolytes containing a mixture of multiple cations (Li+, Na+, K+, Ca2+ or Mg2+) which will modify the overall thermodynamics of plating and stripping when compared with conventional single metal anode. Kinetic competition between various electrodeposition processes will be promoted and the SEI will be engineered to sustain high mechanical, chemical and thermal stability, hence helping promoting homogeneous cation diffusion through it. Targeted figures of merit include: i) critical current density for 3D metal growth above 10 mA.cm-2 and ii) 350 Wh/kg energy density for 100 mAh pouch cells, almost doubling that of current Li-ion. Yet, the main objective of MULTIMETALBAT will be increased safety and extensive standard safety measurements will be performed on prototype cells and compared with Li-ion batteries.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
28006 Madrid
Spagna