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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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High-energy-density on-chip zinc-air batteries

Descripción del proyecto

Una solución a gran escala para las microbaterías

Los avances tecnológicos de los últimos años han favorecido el desarrollo y la fabricación del denominado «polvo inteligente»: dispositivos autónomos pequeñísimos capaces de detectar, procesar y transmitir datos. Esta tecnología ofrece nuevas posibilidades en ámbitos como los datos masivos, la medicina, la inteligencia artificial. Sin embargo, su aplicación se ha visto muy limitada por la falta de fuentes de alimentación suficientemente pequeñas y con una densidad energética adecuada. En el proyecto ChipZnAirB, que cuenta con el respaldo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, se desarrollará una tecnología innovadora de microbaterías basada en la química del zinc y el aire. Para lograrlo, se diseñará un método de autoensamblaje de micropapiroflexia que aumente la densidad de energía volumétrica sin incrementar el tamaño del dispositivo. Además, el uso de un cátodo de aire eliminará la necesidad de almacenar en el propio dispositivo los materiales que intervienen en la reacción, lo que aumentará la eficiencia energética.

Objetivo

The advent of smart dust, minuscule autonomous devices capable of sensing, processing, and transmitting data, has opened new frontiers in medicine, artificial intelligence (AI), and big data. However, their operation is significantly constrained by the limitations of existing power sources, particularly in terms of energy density and footprint, as was highlighted by the host [Nature, 2021, 589, 195]. This research proposal aims to address these challenges by developing a novel microbattery technology based on zinc-air chemistry. We propose a micro-origami approach to fabricate high-capacity, dust-sized zinc-air microbatteries. This method involves folding large-area thin films into three-dimensional (3D) structures by a micro-origami self-assembly method, significantly enhancing volumetric energy density while maintaining a compact footprint. By leveraging the abundant oxygen in the environment, the air cathode eliminates the need for onboard material storage, further improving energy efficiency. The core goal is to develop an on-chip microbattery with a footprint capacity exceeding 5 mAh/cm2 and a size under 1 mm2. To overcome the inherent challenges associated with zinc-air batteries, such as corrosion, bubble formation, and three-phase interface construction, we will combine detailed mechanism study with realistic numerical model to optimize electrode wettability, electrolyte composition, and cell configuration. Additionally, we will explore the integration of these microbatteries with various smart dust microsystems for demonstration. By achieving these goals, we can provide a reliable and high-performance power source for a wide range of smart dust applications, including environmental and agriculture monitoring, healthcare, and industrial automation. The successful development of this novel microbattery will have a profound impact on the field of microsystems and pave the way for the realization of advanced intelligent devices with unprecedented capabilities.

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-2025-PF

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Coordinador

TECHNISCHE UNIVERSITAET CHEMNITZ
Aportación neta de la UEn
€ 217 965,12
Dirección
STRASSE DER NATIONEN 62
09111 Chemnitz
Alemania
Región
Sachsen Chemnitz Chemnitz
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos

Socios (1)