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A complete solution for Si-based All-Solid-State Batteries by ensuring a long-term conductive environment and mitigating the strain mismatch between the electrode and the solid-state electrolyte

Descrizione del progetto

Migliorare le batterie al silicio

Le batterie allo stato solido offrono un maggiore accumulo di energia e una maggiore sicurezza rispetto alle celle agli ioni di litio convenzionali; ciononostante, gli anodi a base di silicio sono soggetti a guasti meccanici durante la carica e la scarica, in quanto questo elemento si espande e si contrae, creando spazi vuoti tra l’anodo e l’elettrolita solido e interrompendo il flusso di elettricità, il che determina a sua volta una riduzione nella durata della batteria. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto SIASSB mira a sviluppare una rete flessibile e conduttiva all’interno dell’anodo utilizzando un elettrolita solido elastico che funge da cuscinetto, una rete che assorbe le sollecitazioni fisiche, mantiene il contatto tra i materiali e garantisce la stabilità della batteria per molti cicli. SIASSB si avvale della scienza dei materiali e dell’elettrochimica per migliorare queste fonti di energia, con l’obiettivo di avvicinare alla fase di immissione sul mercato globale batterie sicure e ad alte prestazioni.

Obiettivo

With higher energy density and better safety, all-solid-state batteries (ASSBs) are considered as an important direction for the next generation of lithium batteries, as well as part of the EU's battery program. The replacement of liquid electrolytes with solid electrolytes (SEs) has led to an unprecedented level of research on Li metal anodes. However, uneven deposition of Li-ions leads to lithium dendrites and interfacial gaps, which is an unavoidable electrochemical behavior and unavoidable. Silicon (Si) materials are underappreciated due to the large volume change during cycling. Nevertheless, Li-ions inserting and extracting within the Si-based electrode causes volume changes and a local separation from the SE, which is a mechanical behavior and prospectively avoidable.
This proposal aims to provide a comprehensive solution for Si-based ASSBs that achieve stable long-cycle performance without excessive external stack pressure. Achieving this goal involves not only investigating SEs but also tackling issues such as low expansion Si-based materials, strain mismatch between the anode and SE, and managing complex interfaces. Specifically, the flexible conductive network in the anode electrode will provide some cushioning against volume changes of Si-based materials, and provide a long-lasting conductive environment for the electrode, which is an important guarantee for the long-term cycle of the battery. At the same time, a complex electrolyte with a certain degree of elasticity will mitigate the strain mismatch of thin-film bonding between the Si-based anodes electrode film and the SE film. The results of SIASSB provide a foundation for advancing the commercial viability of ASSBs.
SIASSB will be expected not only to advance the scientific understanding of ASSBs but also to lay a solid foundation for enhancing their commercial viability.

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

UNIVERSIDADE DO MINHO
Contributo netto dell'UE
€ 207 183,12
Indirizzo
LARGO DO PACO
4704 553 Braga
Portogallo
Regione
Continente Norte Cávado
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)