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High-Entropy MXene Inks for Light-Induced Sintering of Flexible Zn-Air Batteries

Projektbeschreibung

Produktionsverfahren für die Weiterentwicklung der Zn-Luft- Akkutechnologie

Zink-Luft-Batterien (zinc-air batteries, ZAB) bieten eine nachhaltigere, sicherere, kostengünstigere und leistungsfähigere Alternative zu lithiumbasierten Akkus und stoßen damit auf neues Interesse. Allerdings sind sie aufgrund von Designproblemen bisher nur für kleine Anwendungen wie Uhren und Hörgeräte geeignet. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen geförderte Projekt FlexZAB wird ein Produktionsverfahren für gedruckte, flexible ZAB entwickeln. Mit diesem Ansatz werden die wichtigsten Beschränkungen der derzeitigen Konstruktionen, einschließlich der trägen Reaktionen der Sauerstoffreduktion und -entwicklung, beseitigt und gleichzeitig die Leistung erheblich verbessert. Das Projekt wird hochentropische MXene in den Produktionsprozess einbeziehen, was die Verwendung additivfreier Tinten und Kathoden durch Aerosol-Direktdruck ermöglicht - eine Innovation, die die Effizienz von Akkus zu steigern und das Potenzial von ZAB zu erweitern verspricht.

Ziel

The FlexZAB proposal introduces an innovative approach to producing a new generation of printed flexible Zn-air batteries (ZABs), addressing key challenges such as sluggish oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) kinetics and high overpotential in traditional ZABs, while preserving the integrity of the support structure without traditional high-temperature sintering during manufacturing. The central component of this approach in FlexZAB is the synthesis and use of high-entropy MXenes (HEMXs), which play a pivotal role in both the fabrication process and the improved performance of the ZAB.
MXenes, a family of two-dimensional (2D) carbides and nitrides of transition metals, are highly regarded for their flexibility, superior electrical conductivity, and partially metallic properties. Their 2D morphology makes them ideal for flexible applications, and they exhibit plasmonic effects under light irradiation, akin to Au and Ag. Incorporating multiple transition metals at the M site in HEMXs introduces a nearly infinite range of tunable compositions and properties. This leads to a quasi-continuous density of electronic surface states, promoting complex and reversible catalytic reactions such as ORR and OER.
During flexible ZAB fabrication process of FlexZAB, the plasmonic properties of HEMXs will facilitate light-triggered sintering during manufacturing. The flexibility and interconnect of HEMXs serve as binders, enabling the production of additive-free inks and cathodes through aerosol direct-write printing. In battery operation, HEMXs boost performance by enhancing charge transport through high electrical conductivity. Additionally, their compositional versatility and abundant surface adsorption/reaction sites catalytically accelerate ORR and OER, resulting in more efficient battery performance.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

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

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

FUNDACIO INSTITUT DE RECERCA EN ENERGIA DE CATALUNYA
Netto-EU-Beitrag
€ 209 914,56
Adresse
C/ JARDINS DE LES DONES DE NEGRE 1
08930 Sant Adria De Besos
Spanien
Region
Este Cataluña Barcelona
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
Keine Daten

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