Projektbeschreibung
Herstellung einer neuer Generation umweltfreundlicher Batterien
Die Umstellung von benzinbetriebenen Fahrzeugen auf umweltfreundliche Elektrofahrzeuge stellt eine Möglichkeit dar, die Umweltbelastung einzuschränken. Allerdings sind dafür signifikante Verbesserungen an den aktuell verfügbaren wiederaufladbaren Batterien notwendig. Das EU-finanzierte Projekt BATNMR schlägt einen neuen Ansatz vor, der auf Kernspinresonanz basiert, um die Dynamiken von verschiedenen Elektroden-Elektrolyt-Schnittstellen und Phasengrenzen in Batterien zu messen. Die Kernspinresonanz-Methodologie mit neuen dynamischen Polarisierungsmethoden wird eine wichtige Rolle bei den interdisziplinären Bemühungen spielen, chemische Lösungen für Batterien zu konzipieren und die Spezifikationen, Schnittstellen und Nanopartikel für eine effiziente technologische Funktionsweise der Materialien zu entwickeln, um den Bau neuer, effizienter, langlebiger, wiederaufladbarer Batterien zu ermöglichen.
Ziel
The development of longer lasting, higher energy density and cheaper rechargeable batteries represents one of the major technological challenges of our society, batteries representing the limiting components in the shift from gasoline-powered to electric vehicles. They are also required to enable the use of more (typically intermittent) renewable energy, to balance demand with generation. This proposal seeks to develop and apply new NMR metrologies to determine the structure and dynamics of the multiple electrode-electrolyte interfaces and interphases that are present in these batteries, and how they evolve during battery cycling. New dynamic nuclear polarization (DNP) techniques will be exploited to extract structural information about the interface between the battery electrode and the passivating layers that grow on the electrode materials (the solid electrolyte interphase, SEI) and that are inherent to the stability of the batteries. The role of the SEI (and ceramic interfaces) in controlling lithium metal dendrite growth will be determined in liquid based and all solid state batteries.
New DNP approaches will be developed that are compatible with the heterogeneous and reactive species that are present in conventional, all-solid state, Li-air and redox flow batteries. Method development will run in parallel with the use of DNP approaches to determine the structures of the various battery interfaces and interphases, testing the stability of conventional biradicals in these harsh oxidizing and reducing conditions, modifying the experimental approaches where appropriate. The final result will be a significantly improved understanding of the structures of these phases and how they evolve on cycling, coupled with strategies for designing improved SEI structures. The nature of the interface between a lithium metal dendrite and ceramic composite will be determined, providing much needed insight into how these (unwanted) dendrites grow in all solid state batteries. DNP approaches coupled with electron spin resonance will be use, where possible in situ, to determine the reaction mechanisms of organic molecules such as quinones in organic-based redox flow batteries in order to help prevent degradation of the electrochemically active species.
This proposal involves NMR method development specifically designed to explore a variety of battery chemistries. Thus, this proposal is interdisciplinary, containing both a strong emphasis on materials characterization, electrochemistry and electronic structures of materials, interfaces and nanoparticles, and on analytical and physical chemistry. Some of the methodology will be applicable to other materials and systems including (for example) other electrochemical technologies such as fuel cells and solar fuels and the study of catalysts (to probe surface structure).
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
- Technik und Technologie Werkstofftechnik Verbundwerkstoffe
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften anorganische Chemie Alkalimetalle
- Technik und Technologie Nanotechnologie Nanomaterialien
- Technik und Technologie Umwelttechnik Energie und Kraftstoffe
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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.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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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.
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.
ERC-ADG - Advanced Grant
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2018-ADG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
CB2 1TN CAMBRIDGE
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.