Obiecujący materiał anodowy do produkcji akumulatorów półprzewodnikowych

Akumulatory półprzewodnikowe z nowym materiałem anodowym Fraunhofer

Nowatorski materiał magazynujący dla akumulatorów ze stałym elektrolitem siarczkowym jest głównym przedmiotem projektu „FB2-SiSuFest – Ocena anod krzemowych w siarczkowych bateriach póprzewodnikowych”.Obiecującym materiałem anodowym jest azotek krzemu, który może zapewnić wysoką pojemność przy stabilnej i bezpiecznej pracy. Grupa renomowanych naukowców otrzymała dofinansowanie w wysokości 1,7 mln euro od Federalnego Ministerstwa Edukacji i Badań Naukowych (BMBF) w ramach programu finansowania „Clusters Go Industry” jako część klastra FestBatt. Realizacja projektu rozpoczęła się w grudniu 2023 r., a jej zakończenie planowane jest na listopad 2025 r. 

Ciągły rozwój w technologii akumulatorów półprzewodnikowych stanowi wyzwanie dla skutecznego przeniesienia wysokoenergetycznych anod litowo-metalowych do zastosowań przemysłowych. Projekt „FB2-SiSuFest” bada możliwości wykorzystania materiałów anodowych opartych na azotku krzemu (SiNx) jako obiecującej alternatywy dla konwencjonalnych zastosowań.

Ten materiał może pomóc w opracowaniu wysokowydajnych, bezpiecznych i stabilnych ogniw akumulatorowych. Badania skupiają się na produkcji i analizie cząsteczek na bazie azotku krzemu jako materiału do produkcji anod w półprzewodnikowych akumulatorach ze stałym elektrolitem siarczkowym.

Celem projektu jest poprawa stabilności pracy ogniw w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami anodowymi. Poprzez wykorzystanie amorficznych nanocząstek azotku krzemu, uczestnicy projektu dążą do rozwiązania elektrochemicznych i morfologicznych problemów związanych z zastosowaniem czystego krzemu. 

Azotek krzemu: alternatywa dla anody litowo-metalowej?

Badania w ramach klastra FestBatt skupiają się na różnych wariantach baterii półprzewodnikowych opartych na siarczkach jako pionierskiej technologii. Pomimo postępów, wciąż istnieje kilka kwestii dotyczących skutecznego zastosowania wysokoenergetycznej anody litowo-metalowej.

Krzem może być potencjalnym materiałem aktywnym do produkcji stopów, jednak nadal istnieją pewne wyzwania związane z niestabilnością elektrochemiczną i morfologiczną. Można je przezwyciężyć, wykorzystując azotki krzemu jako amorficzne nanocząstki, tworząc korzystne fazy podczas procesów ładowania i rozładowywania.

Głównym celem projektu jest dalszy rozwój innowacyjnych materiałów aktywnych SiNx oraz ich ocena w anodach kompozytowych i siarczkowych bateriach półprzewodnikowych. Prace zespołu badawczego opierają się na systematycznych badaniach, szczegółowej analizie oraz optymalizacji materiałów i procesów, mających na celu ocenę stabilności ładowania i ilość cykli pełnych rozładowań w porównaniu anodami z przewagą krzemu.

Doświadczenie i współpraca instytucji partnerskich, w tym Instytutu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej na Uniwersytecie w Münster, Instytutu Fraunhofera Technologii Materiałów i Wiązek IWS w Dreźnie, Instytutu Energii i Procesów Materiałowych na Uniwersytecie Duisburg-Essen oraz Instytutu Chemii Fizycznej na Uniwersytecie Justusa Liebiga w Giessen, stanowią solidną podstawę dla projektu. Współpraca wzmacnia nie tylko wymianę naukową, ale także integruje systemy w platformach produkcyjnych w klastrze FestBatt. 

Źródło: Fraunhofer
 

Tagi artykułu

autoExpert 06 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę