Description du projet
De nouveaux matériaux pour la cathode des batteries sodium-ion à haute tension et à haute densité énergétique
Les batteries sodium-ion (SIB) sont un candidat prometteur pour le stockage potentiel de l’électricité dans les applications de réseau. Toutefois, en raison de l’absence de cathodes à haute tension de sortie capables de fournir une densité énergétique élevée, leur commercialisation est considérablement freinée. Pour remédier à ces inconvénients, le projet Mixed Anion Cathodes, financé par l’UE, se propose de concevoir une nouvelle classe de composés d’anions mixtes appelés oxyfluorures de vanadium qui fourniront des capacités spécifiques élevées à une tension de fonctionnement supérieure (≥ 3 V). Les nouveaux matériaux de cathode seront synthétisés par fluoration partielle à l’aide de réactifs organiques non dangereux et de méthodes monotopes assistées par micro-ondes. Les cathodes du projet seront utilisées pour fabriquer des SIB à haute densité énergétique qui permettront un stockage efficace sur le réseau.
Objectif
Sodium-ion batteries (SIBs) are being developed and explored as potential electric storage for the grid applications due to infinite resources for sodium at cheaper price. The major impediment for its commercialization is unavailability of cathodes that possesses high output voltage and delivers high energy density. The state-of-art SIB positive electrodes consist of cathodes with the highest output potential (≤ 3.5 V) exhibiting lower specific capacities (150 mAh/g) while V2O5 cathodes delivered high specific capacity (225 mA/g) at low potential (2.5 V). Therefore, it will beneficial to design cathodes with high output voltage and capacity to build high energy density SIBs.
In this project, the above drawbacks are mitigated by designing a new class of mixed anion compounds, vanadium oxyfluorides as novel cathode materials which are expected to deliver high specific capacities at higher operating voltage (≥ 3 V). These compounds are synthesized by partial fluorination using a non-hazardous organic reagents and novel one-pot microwave assisted methods. The as-prepared materials are characterized to identify their chemical compositions and crystallography using TEM, neutron and synchrotron diffraction techniques. These cathodes are subjected to electrochemical testing in a typical CR2032 coin cells. The solid state NMR is used to study the local structure and Na+ mobility inside cathode host while in-situ XPS provides insight into change in electrode composition at various stages of cycling. The electrochemical pulsed technique and impedance spectroscopy are used to determine diffusion coefficient of Na+ and electrochemical mechanism. The optimized materials will be further tested in a pouch cells resembling a real device. Therefore, this project elucidates the designing of a new class of mixed anions cathodes with high output voltage (≥ 3 V) and deliver high specific capacity (225 mAh/g) for fabricating high energy density SIBs (675 Wh/kg) for efficient grid storage.
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.
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Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
28040 Madrid
Espagne