Opis projektu
Technologia ultraszybkiego ładowania akumulatorów
Dogłębne poznanie dynamiki ultraszybkiego ładowania jest kluczem do ulepszenia elektrochemicznych urządzeń energetycznych, w tym akumulatorów, jednak jej działanie w przypadku złącz w nanoskali pozostaje słabo zbadane. Najważniejsze wyzwania obejmują utratę pojemności elektrody z powodu niestabilnych stanów przenoszenia ładunku, brak równowagi chemicznej w punktach styku elektrody i elektrolitu spowalniający szybkie ładowanie oraz powolny ruch jonów w ciałach stałych. Zespół finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych projektu FemtoCharge opracowuje pionierską metodę wykorzystania spektroskopii femtosekundowej i nauki operandowej o akumulatorach w celu badania tych ultraszybkich procesów. Badając optymalne ścieżki transportu ładunku, mechanizmy solwatacji i dynamikę przeskakiwania jonów, zespół FemtoCharge ma na celu zrewolucjonizowanie projektowania materiałów wykorzystywanych do budowy akumulatorów i opracowanie najnowocześniejszych narzędzi pozwalających na dogłębne badanie zjawisk zachodzących podczas ładowania. Zastosowane przez zespół innowacyjne podejście może stanowić prawdziwy przełom w zakresie osiągów akumulatorów i stanowić podstawę przyszłych przełomów w dziedzinie elektrochemii.
Cel
Charge dynamics lie at the crux of electrochemical energy devices, and in-particular batteries, impacting everything from durability to capacity. On mesoscopic time (ns to s) and length scales (nm to mm) we have a good understanding of charge transport related phenomena in batteries. However, when it comes to faster femtosecond/picosecond processes and those at nanoscopic interfaces, our insight remains limited. This is a critical problem. In this regime lie:
(a) the individual electronic/structural steps in the redox chain that can cause electrode capacity loss via charge-transfer to inactive/unstable states
(b) (de)solvation processes that inhibit fast charging through chemical imbalances at electrode/electrolyte interfaces
(c) sluggish ionic hops limiting the use of many solid-electrolyte and electrode materials
In FemtoCharge, I will take the conceptual leap needed to elucidate ultrafast interfacial dynamics in batteries, by merging femtosecond spectroscopy/microscopy and operando battery science. My novel approach is based on my pioneering work to optically image ultrafast spatio-temporal dynamics, and their coupling to structure, in nanomaterials, and probing in the complex solid/liquid environment of batteries. I will leverage this approach to:
1. uncover optimal electronic/structural pathways for charge-transport in current and developing electrode materials
2. quantitatively reveal potentials and solvation mechanisms at electrode/liquid electrolyte interfaces
3. use lattice vibrations to manipulate ion-hopping in solid electrodes/electrolytes
I will deliver blueprints for building new electrode/electrolyte battery materials, strategies for external stimuli-based tuning of battery charge-transport and game-changing operando tools for characterising charge-dynamics, particularly when they are stochastic or deeply buried. Ultimately, the fundamental insights and new techniques of FemtoCharge will make controlling charges the future of electrochemistry.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
- nauki przyrodniczenauki chemiczneelektrochemia
- nauki przyrodniczenauki fizyczneoptykamikroskopia
- nauki przyrodniczenauki fizyczneoptykaspektroskopia
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
CV4 8UW COVENTRY
Zjednoczone Królestwo