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

Descripción del proyecto

Método de producción para avanzar en la tecnología de las baterías de zinc-aire

Las baterías de zinc-aire (ZAB, por sus siglas en inglés) ofrecen una alternativa más sostenible, segura, rentable y de alto rendimiento que las baterías de litio, y están despertando un renovado interés. Sin embargo, los problemas de diseño han limitado hasta ahora su uso a aplicaciones a pequeña escala, como relojes y audífonos. Con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, el proyecto FlexZAB desarrollará un método de producción de ZAB flexibles impresas. El método resolverá las principales limitaciones de los diseños actuales, como la lentitud de las reacciones de reducción y evolución del oxígeno, a la vez que mejorará significativamente el rendimiento. El proyecto incorporará MXenos de alta entropía en el proceso de producción, lo cual permitirá el uso de tintas y cátodos sin aditivos mediante la impresión de escritura directa en aerosol, una innovación que promete aumentar la eficiencia de las baterías y ampliar el potencial de las ZAB.

Objetivo

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.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

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

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinador

FUNDACIO INSTITUT DE RECERCA EN ENERGIA DE CATALUNYA
Aportación neta de la UEn
€ 209 914,56
Dirección
C/ JARDINS DE LES DONES DE NEGRE 1
08930 Sant Adria De Besos
España
Región
Este Cataluña Barcelona
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
Sin datos

Socios (1)