Anodowe materiały na bazie 2D MXenów do całkowicie stałych baterii litowo-jonowych 2D-SSB

CZŁONKOWIE ZESPOŁU:

Sieć Badawcza ŁUKASIEWICZ – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii:

• dr hab. Alicja Bachmatiuk, prof. PORT – kierownik projektu i kierownik Centrum Inżynierii i Nauki o Materiałach

• dr Sandeep Gorantla – naukowiec badawczy

Uniwersytet w Oslo:

• dr Anette E. Gunnæs – profesor nadzwyczajna, kierownik projektu i sekcji fizyki strukturalnej, Wydział Fizyki, Centrum Nauki o Materiałach i Nanotechnologii (SMN)

• dr Sabrina Sartori – profesor nadzwyczajna, kierownik sekcji systemów energetycznych, Wydział Systemów Technicznych (ITS)

• dr Calliopi Bazioti – naukowiec badawczy, fizyka strukturalna, SMN

• dr Phuong Dan Nguyen – starszy inżynier – NORTEM, fizyka strukturalna, SMN

SINTEF:

• dr Spyros Diplas – kierownik projektu i kierownik grupy fizyki materiałów

• dr Martin F. Sunding – naukowiec badawczy

Głównym celem projektu jest uzyskanie fundamentalnego wglądu oraz identyfikacja i wyjaśnienie atomistycznych czynników determinujących ewolucję struktury w dwuwymiarowych węglikach metali przejściowych (TMC/MXeny) podczas litiowania i delitiowania, przy wykorzystaniu nowatorskich metod charakteryzacji w czasie rzeczywistym w nanoskali.

W celu osiągnięcia tego celu, projekt zakłada opracowanie metod wzrostu z użyciem chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) do syntezy Mo₂C, V₂C, Cr₂C i Ti₂C – dwuwymiarowych MXenów. Prowadzone będą badania podstawowe z użyciem in-situ (S)TEM i quasi in-situ XPS w celu głębszego zrozumienia mechanizmów wzrostu CVD. Opracowane zostaną metody mikro-manipulacji warstw MXenów z użyciem FIB-SEM. Struktura elektronowa MXenów w zależności od grubości oraz w warunkach redukujących i utleniających będzie badana metodami in-situ i quasi in-situ za pomocą EELS i XPS. Następnie planowana jest integracja i wytworzenie pełnych mikrorozmiarowych całkowicie stałych baterii (ASSBs) opartych na MXenach przy użyciu FIB-SEM na chipach MEMS TEM, w celu prowadzenia badań in-situ (S)TEM nad zmianami strukturalnymi na poziomie atomowym w MXenach i na ich granicy z elektrolitem stałym.

Migracja jonów litu po powierzchni monowarstwy anody MXene Mo₂C w akumulatorze litowo-jonowym – artystyczna interpretacja ścieżki migracji

Koncepcja projektu:

Projekt będzie realizowany w ramach współpracy naukowej między grupami badawczymi z Polski (Sieć Badawcza ŁUKASIEWICZ – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii, Wrocław) i Norwegii (Uniwersytet w Oslo oraz SINTEF). Partnerzy wspólnie przeprowadzą eksperymenty in-situ, aby symulować rzeczywiste warunki pracy baterii wewnątrz korekcyjnych skaningowych/transmisyjnych mikroskopów elektronowych i zbadać zmiany strukturalne oraz ich chemiczną naturę. Takie zrozumienie procesów na poziomie atomowym pozwoli lepiej zaprojektować i rozwinąć materiały, w pełni wykorzystując ich pojemność magazynowania jonów litu.

Pomyślna realizacja projektu umożliwi w przyszłości opracowanie dowodu koncepcji nowego typu urządzeń magazynujących energię opartych na strukturach 2D.

Dodatkowe informacje:

Beata Lubicka, Specjalista ds. projektów międzynarodowych
beata.lubicka@port.lukasiewicz.gov.pl