Projektbeschreibung
Auf dem Weg zu Metallbatterien der nächsten Generation
Die elektrolytische Abscheidung ist ein Prozess, der in vielen Industrien zur Abscheidung einer Materialschicht auf ein leitfähiges Substrat mittels Strom eingesetzt wird. Mit bloßem Auge scheinen die abgeschiedenen Metalloberflächen homogen zu sein, doch im Nanobereich weisen sie eine feine Morphologie mit oft dendritischen Strukturen auf. Das zeigt deutlich, wie wichtig es ist, das Metallwachstum im Nanobereich zu kontrollieren. Finanziert über den Europäischen Forschungsrat wird diese Herausforderung im Projekt NanoDep angegangen, indem nanostrukturierte Elektrolytsysteme zur Regulierung von diesen ionischen Prozessen entwickelt werden. Die Wirksamkeit der elektrolytischen Abscheidung ist entscheidend für fortgeschrittene Technologien. Daher wird mit Molekulartechnik und den Projektergebnissen der Weg für Hochenergie-Metallbatterien der nächsten Generation geebnet.
Ziel
"Even though electrodeposition processes have been used since the nineteenth century, it is remarkably challenging to control their behaviour on the nanoscale. To the naked eye, deposited metal surface appears homogeneous, yet their morphology at the nanoscale is anything but smooth, with ramified metal structures (dendrites) forming on their surface. The utility of electrodeposition for advanced technologies such as NextGen high-energy metal batteries is proportional to our ability to control metal growth at the nanoscale. In theory, this requirement may be accomplished through nanoscale control over ionic processes. Due to lack of appropriate material systems, it appears that examining and validating this hypothesis, much less meeting its requirements, is currently beyond reach. NanoDep envisions a future in which these requirements are met by the development of nano-structured electrolyte systems with well-ordered conductive and nonconductive nanodomains. Our early results suggest that we may be able to completely prevent uncontrolled dendritic formation by designing structured electrolytes that allow nanoscale regulation over local ionic transport processes. The goals of NanoDep are to (1) uncover the behaviour of uncontrolled nanoscale electrodeposition processes within nano-structured electrolytes, (2) prevent them, and (3) apply these newly acquired insights to the construction of a ""real-world"" system. To accomplish these goals, we will develop a novel in-situ electrochemical platform for investigating the spatiotemporal electrodeposition behaviour in well-ordered nano-structured model electrolytes. The model system insights and guidelines will be translated into ""real-world"" macroscale batteries using advanced molecular engineering and self-assembly methods. The successful development of well-ordered nano-structured electrolytes represents an important step toward NextGen high-energy metal batteries based on fully regulated electrodeposition processes."
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG
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91904 Jerusalem
Israel