Projektbeschreibung
Die Effizienz von Batterien der nächsten Generation
Um die eskalierende Klimakrise zu bewältigen, sind effizientere wiederaufladbare Batterien zur Optimierung nachhaltiger Energiequellen wichtig. Derzeit entsprechen die Batterietechnologien nicht den Anforderungen der Energiespeicherung der nächsten Generation. Eine zentrale Herausforderung ist, die Chemie an der Schnittstelle zwischen Elektroden und Elektrolyten zu verstehen und zu kontrollieren. Hier ist die Austauschfläche der Festelektrolyte entscheidend. Über diese Fläche muss der durchgehende Ionentransport möglich sein, die Mechanismen sind jedoch unklar. Diese Lücke wird im ERC-finanzierten Projekt SEISPY mit fortschrittlichen NMR-Verfahren angegangen, indem die Ionendynamik auf atomarer Ebene erprobt wird. So sollen Komponenten der Austauschflächen und deren Bedeutung für den Ionenaustausch erklärt werden, um Erkenntnisse für die Gestaltung besserer Batterien der nächsten Generation zu gewinnen.
Ziel
More efficient rechargeable batteries must be developed for utilizing sustainable energy sources and stopping the rapidly advancing climate change. The current technology cannot be merely extended for the next-generation storage systems. New approaches are required, especially for understanding and controlling the complex chemistry at the electrode-electrolyte interface. It has already been established that such control can, in principle, be realized by the solid electrolyte interphase (SEI), a stable passivating layer formed on the electrode. Such a layer should enable continuous transport of ions across it, but the fundamental understanding of what SEI components and architectures may give rise to such transport is not yet available. The ultimate goal of this ERC project is to establish structure-function correlation for the SEI by implementing methodologies for directly probing interfaces at the atomic-molecular level and for guiding the design of novel interphases.
We will achieve this goal by introducing to materials science a set of NMR 'tools' based on chemical exchange saturation transfer (CEST), commonly used to study dynamics in biomolecular-NMR. Here we propose to develop variants of CEST to probe ion dynamics across the SEI. Implementing these new approaches in situ, we will disentangle the multistep transport process at the electrolyte-SEI-electrode interfaces. Coupled with sensitivity enhancement by Dynamic Nuclear Polarization from inherent polarization sources, we will identify the SEI components participating in the ion exchange processes. Integrating our results with the battery performance, we will determine the pathways and bottlenecks for transport across the SEI.
Applying advanced NMR methods combined with controlled surface chemistry to state-of-the-art battery materials, such as lithium and beyond metal anodes, high-energy cathodes and composite electrolytes, we will establish design rules for next-generation energy storage systems.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG
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Israel