Projektbeschreibung
Fortgeschrittene Verfahren für umweltfreundliche Batterien
Der Übergang zu einer CO2-neutralen Zukunft hängt von umweltfreundlichen, leistungsstarken Batterien ab. Die Weiterentwicklung dieser Batterien erfordert allerdings ein tiefes Verständnis der komplexen elektrochemomechanischen Prozesse, das nur durch modernste experimentelle und rechnerische Methoden erreicht werden kann. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts OPERA, das sieben Forschungseinrichtungen zwei Synchrotronstrahlungsanlagen und Partner aus der Industrie zusammenbringt, wird auf diesen Bedarf eingegangen. OPERA konzentriert sich auf Festkörperbatterien, bei denen die Anodenbildung in situ schwierig ist. Durch den Einsatz neuartiger Operando-Methoden bei den Synchrotronen ESRF, ALBA und DESY liefert das Projektteam detaillierte Einblicke in Spannungsfelder, chemische Zusammensetzung und Degradation. Diese Daten sollen in Verbindung mit einer durch maschinelles Lernen unterstützten Multiskalenmodellierung die Batterieleistung optimieren und den technologischen Fortschritt und die Unabhängigkeit der EU fördern.
Ziel
Green, high-performing and safe batteries based on abundant materials are a key element in the transition to a carbon-neutral future. However, to accelerate their development, a deep understanding of the complex electro-chemo-mechanical processes within the battery is required, which is only accessible through advanced experimental and computational methods. Zero-excess solid-state batteries, where the anode is formed in situ, have emerged as a promising new generation of environmentally friendly batteries with high energy density, improved safety and higher cost-efficiency, but only after solutions for non-uniform anode formation were found.
In OPERA, seven leading research institutions, two synchrotron radiation facilities, a small-medium sized enterprise and a large technological company, all from complementary research fields such as batteries, surface and material science, and multiscale modelling, propose a unique strategy to face the current challenges of this technology. OPERA relies on the development of novel operando experimental techniques at the ESRF, ALBA and DESY synchrotrons and at the lab-scale, providing complementary information on multiaxial stress fields, chemical composition, nucleation and growth kinetics, structural defect formation and degradation of well-defined model cells with a resolution down to the atomic scale. The new insights and collected multiparameter data will be incorporated into a novel multiscale modelling approach supported by machine learning algorithms. This will ultimately lead to a conceptual understanding of the in-situ anode formation and, based on this, innovative improvement approaches to enable this type of energy storage technology, which will be an important step towards increasing the global competitiveness, resilience and independence of the EU.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-CL5-2022-D2-01
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Spanien