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.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Paliwa

Bezpieczne zbiorniki do pojazdów wodorowych

Wodór stanowi nadzieję w kontekście transformacji energetycznej i mobilności, jednak w połączeniu z tlenem tworzy mieszaninę wybuchową, dlatego wymaga ścisłych środków ostrożności podczas jego użytkowania. Obecnie pojazdy zasilane ogniwami paliwowymi przewożą wodór w postaci gazowej w specjalnych zbiornikach ciśnieniowych.

 

 

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