Project

Discipline

complex hydride; battery material; powder diffraction; all-solid state battery; solid electrolyte

Lead
La transition vers un système énergétique durable, sans carbone et fiable capable de répondre à la demande croissante d'énergie est considérée comme l'un des plus grands défis du XXIe siècle. L'une des alternatives aux combustibles fossiles sont les sources d'énergie renouvelables. Cependant, ces sources sont réparties inégalement à la fois en localisation et en temps, ce qui nécessite le développement de systèmes avancés de stockage d'énergie avec une grande capacité et une efficacité. Les approches les plus prometteuses sont basées sur le stockage direct de l'électricité dans les batteries et le stockage de l'hydrogène pour une utilisation ultérieure dans les piles à combustible. Après plusieurs années de développement de nouveaux matériaux pour les réservoirs d'hydrogène, nous avons décidé de concentrer nos efforts sur les batteries. Nous croyons apporter une contribution importante au développement de nouveaux matériaux pour les batteries tout-solides basées sur Hydrures.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche Les hydrures métalliques à base d'anions d'hydroborate légers tels que l'anion BH4-  ou le closo-borane anion B12H12 2- et contenant des cations de métaux alcalins comme Li+ et Na+ sont très bons électrolytes à l'état solide grâce à un comportement super-ionique, un nombre élevé de transfert de cations, bonne stabilité thermique, stabilité électrochimique élevée dans la réduction mais aussi dans un environnement oxydant, compatibilité avec les électrodes métallique de Li et Na et grâce à leurs légèreté. Notre rôle dans le projet présenté ici est de transformer la connaissance accumulée des hydroborates en conception de nouveaux matériaux avec les propriétés souhaitées, des bons candidats pour les électrolytes à l'état solide. Notre nouvelle analogie de borohydrure /oxyde sera la source d'inspiration. Contexte scientifique et social du projet de recherche Le remplacement des électrolytes liquides dans les piles actuelles avec des électrolytes à l'état solide augmentera la durée de vie et la sécurité de la batterie en raison de la plus grande stabilité électrochimique et thermique et de l'inflammabilité diminuée. Cela ouvre la voie à la simplification et à la refonte des mesures de sécurité actuellement utilisées dans les cellules de la batterie et entraînera des procédures de production simplifiés et moins coûteux.

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Last update: 13.04.2017

Active participation

Number	Title	Start	Funding scheme

Replacement of liquid electrolytes in current commercially successful mobile application batteries with solid-state electrolytes will increase battery lifetime and safety due to the greater electrochemical and thermal stability, and diminished flammability. Metal hydrides based on light hydroborate anions such as borohydride [BH4]- or closo-borane anion [B12H12]2- and with high mobility of alkali metal cations such as Li+ and Na+ will be ideal solid-state electrolytes thanks to super-ionic behaviour, high cation transference number, good thermal stability, high electrochemical stability in reducing but also in oxidizing environment, compatibility with Li and Na electrodes and light weight.Our role in here presented project is to transform our accumulated knowledge of hydroborate salts crystal chemistry into design of novel materials with desired properties making them good candidates for solid-state electrolytes. Our recently established borohydride/oxide analogy will be the source of inspiration.At the end of the project we expect understanding the rules controlling the stability of polymetallic hydroborates, being able to design compounds with predicted super-ionic behaviour, directly applicable as solid electrolytes in all-solid Li- and Na-ion batteries.