Objectif
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.
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: Le vocabulaire scientifique européen.
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- sciences naturelles sciences chimiques électrochimie pile électrique
- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métal alcalin
- sciences naturelles sciences physiques optique microscopie electron microscopy
- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métalloïde
- sciences médicales et de la santé biotechnologie médicale implant
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Mots‑clés
Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Données non disponibles
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Coordinateur
SW7 2AZ LONDON
Royaume-Uni
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.