Descrizione del progetto
Batterie agli ioni di potassio ad alte prestazioni a partire da materiali elettrodici ad alto contenuto tecnologico
I prezzi del litio sono alle stelle e le catene di approvvigionamento di questo metallo sono sempre più in difficoltà. Il potassio è un materiale alternativo abbondante e poco costoso; tuttavia, le batterie agli ioni costituiti da tale elemento sono caratterizzate da breve vita utile, basso contenuto energetico e lunghi tempi di ricarica, fattori che ne limitano l’utilizzo nei veicoli elettrici e al fine dell’accumulo di energia rinnovabile. Il progetto POSIDON, finanziato dall’UE, intende affrontare queste problematiche sviluppando batterie agli ioni di potassio ibride avanzate che sfruttano strutture metallorganiche e derivati del grafene. I catodi saranno costituiti da strutture metallorganiche e nanofili metallici coassiali drogati con molecole redox-attive per migliorare la conduttività e la capacità. Gli innovativi anodi bidimensionali basati sui derivati del grafene fungeranno da organismi ospitanti per i singoli atomi di metallo, ottimizzando la deposizione e l’affinità del potassio e impedendo al contempo i processi che ne abbreviano il ciclo di vita e ne riducono la sicurezza.
Obiettivo
Potassium ion batteries (KIBs) offer unique opportunities for low-cost, sustainable, and high-performance electrochemical energy storage required for the electrification of transportation, and for storing energy from renewable but intermittent resources. However, concerted efforts are required to tackle the challenges of KIBs, such as the short life, low energy content, and long charging time. POSIDON will leverage the versatile material toolbox of metal-organic frameworks (MOFs) and graphene derivatives (core expertise of the applicant and host institution, respectively) to design and develop efficient electrode materials, and introduce a paradigm shift in KIBs performance. POSIDON will build advanced hybrid K-ion batteries (HyKIBs) by engineering and studying 1) strategically designed cathodes based on coaxial metallic/MOF nanowires doped with redox-active molecules to boost the conductivity and capacity, and 2) sophisticated two-dimensional anodes based on graphene derivatives with dense out-of-plane and in-plane functionalities as hosts for single metal atoms, acting as nucleation centers for the improvement of reversible deposition and stripping of potassium, of potassiophilicity and impeding dendrite formation, which is catastrophic for the life-cycle and safety. These electrodes will dramatically improve the capacity, the energy content of the HyKIBs, and prolong their life. Moreover, the high porosity of MOFs and the conductivity of the envisioned electrode architectures will promote potassium diffusivity for fast-charging operation. POSIDON will deliver practical cells of HyKIB devices with high performance to pave the way towards the commercialization of potassium-based energy storage, which is vital for a low carbon, sustainable, and fossil-fuel-independent civilization.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) HORIZON-WIDERA-2022-TALENTS-04
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF -Coordinatore
771 47 Olomouc
Cechia