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High-performance self-healing and flame-retardant polymer materials for all-solid-state lithium metal batteries

Descrizione del progetto

Film polimerici autorigeneranti per superare le sfide legate alle batterie

L’adozione di veicoli elettrici ha costituito un fattore chiave per il Green Deal, mentre sono attualmente in corso nuove iniziative volte a sviluppare veicoli energetici di nuova generazione. Le batterie al litio metallico completamente allo stato solido offrono vantaggi quali una sicurezza più elevata, una maggiore densità di energia, un intervallo di temperatura più ampio e una migliore adattabilità all’ambiente; ciononostante, permangono varie sfide da superare in tal ambito, in particolare all’interfaccia tra il litio metallico e l’LLZTO, che è limitato da alta impedenza, degrado meccanico e altri problemi che ne ostacolano le prestazioni. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto PolyMat4Bat creerà rapidamente pellicole polimeriche autorigeneranti, ad alte prestazioni e ritardanti di fiamma progettate per inserirsi tra il litio metallico e l’LLZTO, con l’obiettivo di superare le barriere esistenti e accelerare lo sviluppo di batterie al litio metallico completamente allo stato solido.

Obiettivo

The development of new energy vehicles is a strategic initiative addressing oil security, air pollution, and industrial upgrading, and is pivotal for achieving Europe's carbon neutrality goal by 2050. All-solid-state lithium metal batteries have significant advantages in energy density, safety, wide temperature range, and environmental adaptability. However, the interface between lithium metal and Li6.4La3Zr1.6Ta0.5O12 (LLZTO) still faces chanllenges, such as high impedance, side reactions, mechanical decay, lithium dendrites, and poor interfacial stability. Notably, the modification of this interface using self-healing polymers effectively alleviates the inevitable physical or chemical fatigue and interface damage, although it may introduce issues such as uneven Li+ nucleation and flammability. To address these challenges, the overarching goal of the ambitious yet feasible project (PolyMat4Bat) is to develop rapid self-healing, flame-retardant, and high-performance polymer films (CLSHPFs), which will be utilized between lithium metal and LLZTO. Specifically, this project will systematically investigate the self-healing mechanisms of CLSHPFs. The introduction of B-O bonds, Si-O bonds, and phosphorus-based structure is expected to enhance fire safety and chemical stability. Furthermore, electrochemical characterization, theoretical calculations, and in-situ/ex-situ characterization techniques (XPS, SEM, TEM, and Raman, etc) will be employed to elucidate the electrochemical reaction mechanisms, interface stability, dendrite growth inhibition, and Li+ deposition behavior. PolyMat4Bat is a typical multidisciplinary approach requiring complementary expertise from the host (flame-retardant molecular design, fire chemistry, polymer chemistry) and the researcher (electrodes design, battery assembly, and electrochemical characterization technologies), contributing to the achievement of the “Sustainable Development Goals” and “European Green Deal” of EU policies.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

FUNDACION IMDEA MATERIALES
Contributo netto dell'UE
€ 194 074,56
Indirizzo
CALLE ERIC KANDEL 2 PARQUE CIENTIFICO Y TECNOLOGICO TECNOGETAFE
28906 Getafe
Spagna
Regione
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato