Descripción del proyecto
Un grupo de científicos está ahondando en la transferencia de carga en diseños de baterías innovadores
Las baterías de iones de litio se han vuelto omnipresentes puesto que alimentan todo tipo de dispositivos electrónicos móviles, fuentes de alimentación portátiles, herramientas eléctricas, calculadoras, juguetes de control remoto y vehículos eléctricos. En comparación con los electrolitos líquidos empleados en las baterías de iones de litio, las baterías de estado completamente sólido utilizan electrolitos sólidos, patentemente más seguros. Además, estas baterías ofrecen una densidad energética considerablemente superior. Sin embargo, la transferencia de carga entre sólidos es mucho más compleja que entre un líquido y un sólido, y debe conocerse exhaustivamente para aprovechar todo el potencial de las baterías de estado completamente sólido. El proyecto Electroscopy, financiado con fondos europeos, está aplicando técnicas de microscopía de alta tecnología para caracterizar los cambios químicos, estructurales y morfológicos en las interfaces sólido-sólido durante el funcionamiento de las baterías. Los conocimientos obtenidos se divulgarán ampliamente para fomentar la innovación y su utilización.
Objetivo
All-solid-state batteries(ASSB) enabled by electrochemically stable solid electrolytes represent a promising alternative to the conventional lithium batteries with liquid electrolytes which jeopardize battery safety. However, the complex charge transfer at solid-solid interfaces greatly limits the electrochemical performance of ASSB. Therefore, a detailed understanding of how the morphology, structure and chemical composition changes at the electrode-electrolyte interfaces and within the solid electrolyte particles and/or across grain boundaries on battery cycling is urgently needed.
In this project, I will utilize operando transmission electron microscopy(TEM) and scanning electron microscopy(SEM), to visualize the morphological, structural and chemical changes across electrode-electrolyte and electrolyte-electrolyte interfaces during battery cycling to develop new insights into ion transfer mechanisms at the atomic scale. For this, utilizing one of the best TEM facilities in the world including the expertise of TEM specialists and availability of sophisticated TEM specimen holders at the Ernst Ruska-Centre in Forschungszentrum Jülich, with state-of-the-art battery materials and battery engineering at Imperial College London and my expertise in designing and performing operando TEM battery studies, I will construct all-solid-state micro-batteries inside TEM and visualize morphological, structural and chemical changes at battery interfaces during (de)lithiation and compare these with that of liquid electrolytes to determine the best battery architecture. To evaluate how such nanoscale processes impact the performance of lab-scale ASSB batteries, SEM-based cells will be employed.
The understanding of interfacial processes that dictate the potential of ASSB and new strategies to improve the battery performance developed from this project will be disseminated to a wide range of audience including battery industries, to advance ASSB technology for sustainable future.
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
52428 Julich
Alemania