Description du projet
Des batteries à la conception innovante permettent aux scientifiques gagner une solide maîtrise du transfert de charges
Désormais omniprésentes, les batteries lithium-ion donnent vie à toute une gamme d’appareils électroniques mobiles, d’alimentations électriques portables, d’outils électriques, de calculatrices, de jouets télécommandés et de véhicules électriques. Par rapport aux électrolytes liquides utilisés dans les batteries au lithium-ion, les batteries tout solide (ASSB pour all-solid-state batteries) utilisent des électrolytes solides manifestement plus sûrs. Qui plus est, ces batteries promettent une densité énergétique bien plus importante. Le transfert de charges entre solides s’avère toutefois beaucoup plus complexe qu’entre un liquide et un solide et il est essentiel de bien l’appréhender si l’on veut libérer le plein potentiel des ASSB. Le projet Electroscopy, financé par l’UE, applique des techniques de microscopie de haute technologie pour caractériser les changements morphologiques, structurels et chimiques aux interfaces solide-solide pendant le fonctionnement des batteries. Ces données seront diffusées à grande échelle afin d’encourager l’innovation et l’adoption de la technologie.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
52428 Julich
Allemagne