Projektbeschreibung
Fortschritte in der Energiespeicherung mit modernen Aluminiumbatterien
Die Suche nach nachhaltigen Energiespeicherungslösungen stellt insbesondere bei der Entwicklung effizienter, kostengünstiger Systeme mit hohen Sicherheitsprofilen eine Herausforderung dar. Wiederaufladbare wässrige Aluminiumbatterien sind aufgrund ihrer Sicherheit und Erschwinglichkeit vielversprechend, ihre Leistungsfähigkeit leidet jedoch unter schlechter Kinetik und schnellem Kapazitätsverlust, der hauptsächlich auf die hohe Ladungsdichte des Al3+-Ions zurückzuführen ist. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen zielt das Team des Projekts TSRA auf Innovationen bei wässrigen Al-Te- und Al-Se-Batterien ab. Mithilfe der Redox-Amphotere-Konversionschemie, bei der Te oder Se während des Ladens und Entladens zwischen Valenzzuständen wechseln, wird im Rahmen des Projekts versucht, die Batterieleistung zu verbessern. Mit dem Screening von Elektrolyten und der Optimierung von Materialien arbeitet das Projektteam auf ein Batteriesystems hin, dessen Leistung an die von Lithium-Ionen-Batterien heranreicht.
Ziel
Rechargeable aqueous aluminum battery (AAB) system is potential candidate for sustainable energy storage systems at a grid-scale, owing to their high safety, sustainability and low cost. However, the existing cathode chemistry (intercalation/deintercalation mechanism) exhibits poor kinetics caused by extremely high charge density of Al3+ ion due to the small ionic radius of Al3+ ion (0.39 Å versus 0.59 Å of Li+) and trivalent nature, leading to a restricted energy density and fast capacity fade. Those drawbacks hinder their extensive applications. In this project, we will aim to develop high-performance and innovative aqueous Al-Te and Al-Se batteries by creative redox-amphoteric conversion electrochemistry which means Te or Se will undergo positive and negative valance state during charging and discharging. To realize this goal, we will firstly screen the aqueous based electrolyte and create the appropriate electrolyte which can realize the redox-amphoteric conversion electrochemistry of Te and Se. And further we will explore the underlying specific mechanism of the whole electrochemistry by combining in-situ characterization technologies and molecular dynamics simulation. Moreover, the performance will be optimized by adjusting host materials, separator and anode. Finally, the device on pouch cell level will be demonstrated to clear as practical application. This project will enable the researcher to broaden her knowledge and have more comprehensive knowledge frame which is vital for her future career. Upon successful implementation of this project, due to the dual-ion charge storage mechanism and multi-electron transfer, the well-designed AAB could exhibit state-of-the-art performance among AABs and even approach the energy density of commercial lithium batteries. Meanwhile, this novel redox-amphoteric conversion electrochemistry will be an important extension of battery knowledge, and the proposed mechanism will be milestone in this direction.
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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