Projektbeschreibung
Mit Zinkbatterien-Elektrolytdesign Wasserstoffgas vermeiden und Kosten reduzieren
Aufgrund ihrer Sicherheit, Erschwinglichkeit und hohen Ionenleitfähigkeit erscheinen wässrige Zink-Ionen-Batterien für die großmaßstäbliche Energiespeicherung vielversprechend. Wiederaufladbare anodenfreie Zink-Ionen-Batterien bieten durch den Verzicht auf die sperrige Zinkmetallanode eine verbesserte Energiedichte, jedoch stellen Probleme wie die Entstehung von Wasserstoffgas während des Ladevorgangs eine echte Herausforderung dar. Die Ursache dafür ist, dass die Wechselwirkung zwischen Wasser und Zinkionen die OH-Bindungen des Wassers schwächt, wodurch Wasserstoff freigesetzt wird. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen schlägt das Team des Projekts WIZBAT eine Lösung vor: lokalisierte Wasser-in-Salz-Elektrolyte, bei denen ein inertes Lösungsmittel zur Reduzierung der Salzkonzentration verwendet wird. Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Wechselwirkung zwischen Wasser und Zinkionen bei geringer Salzkonzentration zu eliminieren, um Kosten und Effizienz ins Gleichgewicht zu bringen.
Ziel
Aqueous zinc ion batteries (AZIBs) have attracted tremendous attention for the application in the field of large-scale energy storage devices due to their instinct properties of non-flammability, low-cost and high ionic conductivity of aqueous electrolyte. Rechargeable anode-free zinc ion batteries (AFZIBs) have multiple advantages over its conventional counterpart, especially by removing Zn metal in its initial state, the weight and volume of anode-free cells is significantly reduced, maximizing the energy density of AZIBs. The obstacles impeding practical applications of AFZIBs originated from the H2 evolution during batteries cycling. In a typical zinc-ion battery electrolyte, Zn2+ solvated with six water molecules forms hydrated zinc ion [Zn(H2O)6]2+. Preliminary research implies that H2 evolution primarily originates from solvated water, rather than free water not interacting with Zn2+, since the interaction between H2O and Zn2+ weakens the O-H bond of H2O, leading to deprotonation of the solvated water. Water-in-salt electrolytes (WiSEs) can prevent the formation of hydrated zinc ions ([Zn(H2O)6]2+), thus, suppressing H2 evolution. However, in such case, boosted electrochemical performance is achieved only at high costs because a large quantity of expensive fluorinated salts is used in electrolyte. In this project, we aim to lower the WiSE salt concentration by diluting the electrolytes with an inert solvent (called a diluent) that dissolves the water but not the salt. Therefore, the diluent does not alter the salt solvation structure of WiEs, forming a localized water-in-salt electrolyte (LWiSE). The as-designed LWiSE is expected to have the same effect as WiSE regarding H2 evolution suppression but is comparable to the conventional dilute aqueous electrolyte in terms of production cost and eco-friendliness. The as-designed LWiSE will be finally demonstrated in different prototypes, from lab-scale coin cells to industry large-scale pouch cells.
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.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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76131 Karlsruhe
Deutschland