Opis projektu
Zwiększanie osiągów i gęstości energii akumulatorów
Opracowanie akumulatorów charakteryzujących się wysoką gęstością energii ma kluczowe znaczenie dla sprostania wyzwaniom energetycznym i środowiskowym, a także zaspokojenie zapotrzebowania na przenośne urządzenia elektroniczne, pojazdy elektryczne i magazyny energii. Postępy ogranicza brak zrozumienia procesów zachodzących na styku elektrody i elektrolitu, które powodują ograniczenie czasu eksploatacji akumulatorów i powstawanie dendrytów. Wąskim gardłem są nieznane procesy zachodzące w skali atomowej, których badanie utrudnia brak odpowiednich narzędzi analitycznych. Zespół finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych projektu INTERACT wykorzysta tomografię opartą na sondach atomowych i nowe techniki kriogeniczne do poznania tajników procesów zachodzących na styku elektrolitu stałego i elektrod, co pozwoli na opracowanie zaawansowanych technologii akumulatorów.
Cel
Developing high-energy-density rechargeable battery technologies is essential to solve energy and environmental problems. However, its development is currently impeded by a poor understanding of elementary processes occurring at electrode/electrolyte interfaces. Several long-standing issues such as short cycle life, low Coulombic efficiency and hazardous dendrite formation in batteries cannot be fundamentally solved due to the knowledge gap.
The bottleneck is that interfacial chemistry on the atomic-scale is as yet unresolved, owing to the lack of sufficiently suitable analytical capabilities. I will address this gap using atom probe tomography, coupled with a highly innovative cryogenic sample preparation and transfer platform, to provide atomic-scale insights into solid electrolyte interphase (SEI) formed at the electrode/electrolyte interface.
The key open questions to answer are: i) what is the composition and elemental distribution in a stable SEI? ii) how do ions in the electrolytes affect SEI formation? iii) how does stable SEI inhibit dendrite formation? My goal is to advance fundamental understanding of SEI formation, establish its structure-property relationships, and elucidate its interplay with other elementary processes occurring at electrode/electrolyte interfaces in a lithium metal battery model system.
I will i) reveal elemental distribution and compositional details of SEI in/under different electrolytes and working conditions; ii) unveil compositional evolution of SEI and the electrolytes during charging and discharging; and iii) interrogate their roles in dendrite formation in a half and full battery cell, respectively. These unique data will shed atomistic insights into how to tailor SEI and electrode/electrolyte interfaces to mitigate long-standing issues. Furthermore, the novel cryogenic platform is not system-specific and will be applicable for studying other liquid- or solid-state-electrolyte battery technologies.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
44801 Bochum
Niemcy