Descripción del proyecto
Toma forma un concepto nuevo para los electrodos de las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio son dispositivos de almacenamiento de energía que han permitido el desarrollo de una gran cantidad de tecnologías móviles, desde los teléfonos inteligentes y los portátiles hasta los coches eléctricos. También resultan soluciones muy atractivas para el almacenamiento de energía a nivel de la red, ya que optimizan el uso de las fuentes de energía renovables intermitentes y favorecen la seguridad energética sostenible. Las tecnologías de baterías de iones de litio han recorrido un largo camino desde la comercialización de la primera batería en 1991. Sin embargo, también han evolucionado las aplicaciones, en cuanto a las necesidades y las exigencias. El proyecto ULTIMATE, financiado con fondos europeos, está elaborando una vía simple para mejorar el rendimiento que no se ha seguido mucho hasta la fecha: la sustitución de electrodos convencionales, planos y delgados por electrodos gruesos y tridimensionales.
Objetivo
Over the past decades, significant advances have been achieved in the performance of Li-ion batteries by the development of new active materials and better understanding of energy storage and degradation mechanisms. One aspect of batteries that has received little attention so far, is the form factor of the electrodes. However, simple changes in the battery architecture, such as increasing the coating thickness, allows to drastically decrease the relative fraction of dead volume in the battery (e.g. separators and current collectors). Theoretically, it is possible to replace a stack of ten standard 50 µm thick electrode coatings by one 500 µm thick coating. This would result in up to 30% savings in weight as well as volume of the battery, and would be transformative for both portable electronics and electrical vehicles. However, this is fundamentally challenging because of 1) slow ion diffusion through thick electrodes, 2) high electric resistance through the thickness of the electrode, and 3) cracking and flaking challenges during the fabrication of thick electrodes.
This MSCA Fellowship is building on novel gel electrodes developed by the applicant, which can be moulded into 3D geometries that allow to move away from the current flat battery morphology and to address the above challenges with thick battery electrodes. During this Fellowship, the dynamics of ion and electron transport in thick 3D interdigitated electrodes will first be simulated. Then, the electrochemical performance of the gels will be optimised, in particular, a phase separation method to improve Li-diffusion will be optimised. Next, the thermal moulding process will be optimised to create interdigitated electrodes which will be tested in half and full cells. Finally, the proposed fabrication process will be demonstrated on a roll-to-roll coater, which is important to prove its scalability to industrial stakeholders.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
CB2 1TN Cambridge
Reino Unido