Laser Engineered Surfaces/Interfaces for Advanced Batteries

Affrontare i cambiamenti climatici è la più grande sfida dell'umanità nel XXI secolo. Il Green Deal europeo ha dichiarato che l'Europa si impegna a realizzare una società climatico-neurale entro il 2050. Per ridurre le emissioni di anidride carbonica dei settori dei trasporti, dell'energia e dell'industria, l'Europa deve urgentemente cambiare il paradigma energetico, passando alle energie rinnovabili. Tuttavia, le fonti rinnovabili sono tutte intermittenti e devono affrontare la sfida dello stoccaggio. Le batterie secondarie offrono una capacità di immagazzinamento dell'energia elettrica altamente efficiente e diventano la tecnologia chiave per raggiungere l'applicazione su larga scala dell'energia verde solare/eolica e sostenere così la profonda decarbonizzazione del sistema energetico europeo. La Commissione europea ha stimato che il valore dell'industria delle batterie potrà raggiungere i 250 miliardi di euro entro il 2025. Gli attuali sistemi di batterie soffrono ancora di bassa densità energetica e di problemi di sicurezza. Esiste un enorme divario tra le batterie commerciali e le batterie avanzate proposte da BATTERY2030+. L'impiego di nuovi materiali elettrodici è considerato una strategia promettente per sviluppare batterie ad alte prestazioni di prossima generazione. Tuttavia, questi materiali per elettrodi ad alta capacità sollevano sfide significative (dendrite, cambiamento di volume e degradazione, ecc.) nell'applicazione pratica, che ne limitano le prospettive di commercializzazione. LESIA svilupperà e costruirà superfici/interfacce bio-ispirate con funzionalità elettrochimiche per i componenti delle batterie, utilizzando la fabbricazione al laser e le tecniche emergenti di caratterizzazione su scala nanometrica. LESIA svilupperà nuove chimiche superficiali e regolerà i processi elettrochimici interfacciali decisivi, affrontando così le sfide degli anodi e dei catodi ad alte prestazioni per le batterie avanzate di prossima generazione. LESIA creerà un nuovo paradigma di sviluppo delle batterie avanzate utilizzando tecnologie all'avanguardia di ingegneria delle superfici/interfacce basate sul laser.

Addressing climate change is humanity’s greatest challenge in the 21st century. The European Green Deal has declared that Europe is committed to realizing a climate-neural society by 2050. To reduce carbon dioxide emissions from transport, power, and industry sectors, Europe must urgently change the energy paradigm, shifting to renewables. However, renewables are all intermittent, and facing the storage challenge. Secondary batteries offer highly efficient electrical energy storage capability, and become the key technology to achieve the large-scale application of solar/wind green energy and thus support the deep decarbonization of European energy system. European Commission estimated that the value of battery industry can reach €250 billion by 2025. Existing battery systems still suffer from low energy density and safety issues. There is huge gap between commercial batteries and advanced battery proposed by BATTERY2030+. Employing novel electrode materials are considered as promising strategies to develop next generation high performance batteries. However, these high capacity electrode materials raise significant challenges (dendrite, volume change, and degradation etc.) in practical application, which limit their commercialization prospects. LESIA will develop and construct bio-inspired surfaces/interfaces with electrochemical functionalities for the components of batteries using laser-based fabrication and emerging nanoscale characterisation techniques. LESIA will develop new surficial chemistry, and regulate the decisive electrochemical interfacial processes, and thus address the challenges of the high performance anodes and cathodes for next generation advanced batteries. LESIA will create new paradigm of advanced battery development by using cutting-edge laser-based surface/interface engineering technologies.