Ziel
The best anode for a lithium battery is LixSi, where x = 4 to 0. Small features of Si can more readily survive the associated volume change between x = 4 to 0. We will fabricate high-density arrays of Si pillars in the sub micron diameter range using the inexpensive method of Island Lithography. The electrochemical and mechanical properties of the pillar array-anodes will be studied by a verity of methods. The intention is that such anodes, as part of a lithium battery be integrated into Si chips principally for use in medical implants. A target of 1 µA/cm2 for 30 days down to half capacity is a goal. The best anode for a lithium battery is LixSi, where x = 4 to 0. Small features of Si can more readily survive the associated volume change between x = 4 to 0. We will fabricate high-density arrays of Si pillars in the sub micron diameter range using the inexpensive method of Island Lithography. The electrochemical and mechanical properties of the pillar array-anodes will be studied by a verity of methods. The intention is that such anodes, as part of a lithium battery be integrated into Si chips principally for use in medical implants. A target of 1 µA/cm2 for 30 days down to half capacity is a goal.
OBJECTIVES
The immediate objective is to find out if structuring the surface of Si (sub micron pillars made by Island Lithography) will give a multi-cycle Li/Si anode suitable for Si batteries. The long-term objective is to incorporate such structured anodes in an on-chip battery, suitable for, inter alia, medical implants. A programme of accelerated cycle testing will be carried out at the charging rate of 5 mA/cm2 for 15 min. 100 charge/discharge cycles would be considered complete success; 30 or more cycles would be considered as significant success.
DESCRIPTION OF WORK
The basic notion is that Si in the form of separated pillars (or truncated cones), will be able to undergo the stressful volume/structural changes in the Li insertion/extraction cycle more easily as micron or sub-micron diameter isolated structures than as a plane surface or compacted granules. The range of mean diameters and heights that can be fabricated using Island Lithography is well suited to finding the dimensions suitable for extended anode battery life. The charging current density for 5 micron high, 1 micron diameter pillars at 35% packing density is 5 mA/cm2 (for 15 minutes) to go to x = 4. This structure would give a continuous anode capacity of 1 µA/cm2 for 30 days for a half full capacity cycle. This activity would form a substantial part of the assessment. For the purposes of testing the anode-pillar it will not be necessary to construct a sealed battery unit. We will construct anodes in silicon (n-doped) in a range of mean diameters and packing density and heights. These anodes will be cycled in a liquid Li ion containing electrolyte and the cyclic-voltamagram measured as a function of cycle number, total lithium insertion and current density. Cycling will be continued to destruction. Also the anode potential, after insertion, will be followed as a function of time in order to follow the surface composition variation. The anodes will be inspected in the scanning electron microscope and by XRD. The more robust anodes will be further tested using a polymer electrolyte to more closely simulate the environment of a commercial battery. Optimisation and modelling of such Li/Si batteries will be carried out A Si structure of pillars 5 microns high, 1 micron in diameter and 35% packing density. This is sufficient in power and physical size for various medical applications.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften Elektrochemie elektrische Batterien
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften anorganische Chemie Alkalimetalle
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Mikroskopie electron microscopy
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften anorganische Chemie Metalloide
- Medizin- und Gesundheitswissenschaften Medizinische Biotechnologie Implantate
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Daten nicht verfügbar
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Koordinator
SW7 2AZ LONDON
Vereinigtes Königreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.