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PID2021-124667OB-I00

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INFLUENCIA DE LA NANOESTRUCTURACION EN LAS PROPIEDADES MECANOQUIMICAS DE CATODOS COMPOSITE ZERO-STRAIN PARA BATERIAS DE ION LI DE ESTADO SOLIDO A PESAR DE QUE LAS BATERIAS DE ION-LI DE ESTADO SOLIDO (SSLB) PROMETEN UN INCREMENTO EN LA DENSIDAD DE ENERGIA ALMACENADA CON CAPACIDAD TEORICA PARA INCORPORAR EL LI METALICO COMO ANODO, Y UN AUMENTO EN SEGURIDAD, VARIAS LIMITACIO... ver más

01/01/2021

UAM

103K€

Presupuesto del proyecto: 103K€

Líder del proyecto

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

Total investigadores 3181

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Líder del proyecto

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

Total investigadores 3181

Presupuesto del proyecto 103K€

Descripción del proyecto A PESAR DE QUE LAS BATERIAS DE ION-LI DE ESTADO SOLIDO (SSLB) PROMETEN UN INCREMENTO EN LA DENSIDAD DE ENERGIA ALMACENADA CON CAPACIDAD TEORICA PARA INCORPORAR EL LI METALICO COMO ANODO, Y UN AUMENTO EN SEGURIDAD, VARIAS LIMITACIONES TECNOLOGICAS MANTIENEN A LAS SSLBS LEJOS DE LAS APLICACIONES COMERCIALES. EN PARTICULAR, LA INESTABILIDAD MECANICA Y QUIMICA DE LAS INTERCARAS ENTRE LOS COMPONENTES APILADOS QUE FORMAN LAS SSLBS DIFICULTA SU COMETIDO EN APLICACIONES QUE REQUIEREN UN USO INTENSIVO DE ENERGIA Y POTENCIA COMO LOS COCHES ELECTRICOS. LA TRANSFERENCIA DE GRANDES CANTIDADES DE LI ENTRE EL CATODO (CAT) Y EL ELECTROLITO SOLIDO (SE) ORIGINA LA ACUMULACION DE TENSIONES MECANICAS EN LA INTERCARA DURANTE LOS CICLOS DE CARGA/DESCARGA, LO QUE PRODUCE UNA FATIGA MECANICA PREMATURA CON PERDIDA PARCIAL O TOTAL DEL CONTACTO FISICO ENTRE COMPONENTES. ALLI DONDE EL CONTACTO SE PIERDE, DISMINUYE LA CAPACIDAD DE LA SSLBS, AUMENTA SU RESISTENCIA EN SERIE Y SE GENERAN CAMPOS INTERNOS QUE REDUCEN EL VOLTAJE DE CIRCUITO ABIERTO DE LA SSLB. ENTRE LAS ESTRATEGIAS PROPUESTAS PARA ESTABILIZAR MECANICAMENTE LA INTERCARA CAT/SE DESTACA EL CONCEPTO DE CATODO COMPOSITE (CCAT) ZERO-STRAIN, QUE ES UN MATERIAL PREPARADO AD HOC A PARTIR DE UNA MEZCLA DE COMPUESTOS CATODICOS CON COEFICIENTES QUIMICOS DE EXPANSION DE SIGNOS OPUESTOS. LA MEZCLA SE DISEÑA PARA QUE LA EXPANSION VOLUMETRICA CON LA INTERCALACION DE LI DE LOS COMPUESTOS QUE LA FORMAN SE COMPENSE MUTUAMENTE, TAL QUE EL CCAT EXHIBA UN COEFICIENTE QUIMICO NETO DE EXPANSION NULO. LICOO2 (LCO), UN CONOCIDO CATODO COMERCIAL QUE FUE DESPLAZADO DEBIDO A SU INESTABILIDAD TERMICA, HA RECUPERADO SU PROTAGONISMO PARA LAS MEZCLAS POR SER EL UNICO COMPUESTO CON COEFICIENTE QUIMICO DE EXPANSION NEGATIVO. LA MEZCLA REQUIERE EMPLEAR MICRO O NANOPARTICULAS DE LCO PARA EVITAR TENSIONES INTERNAS EN EL CCAT Y MEJORAR SU ADHESION CON EL SE. SIN EMBARGO, EL LCO, QUE EN FORMA DE PARTICULAS MILIMETRICAS SE COMPORTA COMO UNA SOLUCION SOLIDA DE LA CONCENTRACION DE LI DURANTE LOS CICLOS DE CARGA/DESCARGA, UNA VEZ REDUCE SUS DIMENSIONES EXHIBE UNA SEPARACION ESPONTANEA DE FASES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE LI Y COMPORTAMIENTOS ELECTRICOS; SIN QUE HASTA EL MOMENTO SE HAYA INVESTIGADO QUE EFECTOS TIENE DICHA SEPARACION SOBRE SU COEFICIENTE QUIMICO DE EXPANSION Y/O PROPIEDADES DE TRANSPORTE DE LI.ESTE PROYECTO PROPONE INVESTIGAR EL COEFICIENTE QUIMICO DE EXPANSION EN LCO MICRO Y NANOESTRUCTURADO POR TECNICAS COMPLEMENTARIAS DE NO CONTACTO (NANO-DIFRACCION DE RAYOS X USANDO RADIACION SINCROTRON) Y CONTACTO (AFM EN MODO DE CONDUCCION ELECTRICA CON MODULACION DE FUERZA, CAFM-FMM), Y CORRELACIONARLO CON LA ESTRUCTURA DE DOMINIOS QUE RESULTE DE LA SEPARACION DE FASES. DICHA ESTRUCTURA SERA INVESTIGADA POR DISPERSION DE RAYOS X A ANGULOS PEQUEÑOS Y AMPLIOS (SAXS Y WAXS) Y CAFM-FMM. LOS RESULTADOS SE UTILIZARAN PARA SIMULAR POR ELEMENTOS FINITOS (FEM) LA INFLUENCIA QUE TIENE EL COEFICIENTE QUIMICO DE EXPANSION DEL LCO MICRO Y NANOESTRUCTURADO SOBRE: (I) EL COEFICIENTE NETO DE POTENCIALES CCATS QUE LO INCORPOREN, Y (II) EL DESEMPEÑO DE ESTOS CCATS EN LAS SITUACIONES QUE MOTIVARON SU IMPLEMENTACION (EJ. PERDIDA DE CONTACTO). ESTE PROYECTO TENDRA UN IMPACTO RELEVANTE EN EL DISEÑO Y OPTIMIZACION DE LOS CCATS ZERO-STRAIN QUE HAGA VIABLE LA TECNOLOGIA DE SSLBS DE ALTO DESEMPEÑO COMO SUSTITUTO DE LAS BATERIAS DE ION-LI CONVENCIONALES. EL PROYECTO ES FRUTO DE LA COLABORACION ENTRE SOCIOS EU DEL CONSORCIO STRESSLIC/SOLIMEC (M-ERA.NET). ATERIAS DE ION LI DE ESTADO SOLIDO\SIMULACION MESOSCOPICA Y MODELIZACION PO\MICROSCOPIAS DE FUERZAS DE BARRIDO\DIFRACCION DE RAYOS-X\CARACTERIZACION A NANOESCALA\TENSIONES MECANICAS\COEFICIENTE QUIMICO DE EXPANSION\MICRO Y NANOESTRUCTURACION\ESTABILIDAD MECANICA DE INTERCARAS\CATODOS ZERO-STRAIN

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