Itin jautrūs jutikliai ličio jonų baterijų degradavimo stebėjimui (NanoTRAACES)

   

Projekto nr.: MERANET-22-2
Projekto tinklapis: https://www.era-learn.eu/network-information/networks/m-era.net3/m-era-net-joint-call-2021-1/ultrasensitive-sensors-for-the-detection-of-lithium-ion-batteries-fails

Projekto aprašymas:

Ličio jonų akumuliatoriai (LIB) sudaro didžiausią šiuolaikinės visuomenės elektrinių akumuliatorių kaupiklių dalį ir yra laikomi tinkama technologija per ateinančius dvidešimt metų hibridiniams įrenginiams ir elektra varomoms transporto priemonėms. Viena iš cheminės energijos konversijos į elektros energiją problemų yra ta, kad dėl tokių pažeidimų, kaip perkrova, lemia lemtingus sudėties pokyčius ir nuotėkius už akumuliatoriaus ribų. Siekiant patenkinti didėjančius didžiulius visuomenės poreikius, baterijų saugos klausimai turi būti plėtojami siekiant įveikti šiuos apribojimus.
NanoTRAACES tikslas – sukurti naują kombinuotą mikroschemą, kurią būtų galima integruoti į LIB, skirtą elektrolito gedimams aptikti. Bus pagaminta nauja jutiklio koncepcija, pagrįsta nuotėkio aptikimu realiuoju laiku ir pasižyminti dideliu cheminių pokyčių jautrumu. Bus pasiektas greitas akumuliatoriaus elektrolito pažeidimų aptikimas, kad būtų išvengta netikėtų egzoterminių reakcijų. Šis jutiklis taip pat bus universalus, kad būtų galima įgyvendinti internetinės cheminės priežiūros koncepciją naujos kartos akumuliatoriuose.

Projekto finansavimas:

ES ERA-NET ir kitos koordinavimo veiklos

Projekto rezultatai:

Galutinėje projekto ataskaitoje aprašomi tyrimai, atlikti kartu su projekto partneriu (IS2M-CNRS). Tyrimai apima 2-D metamedžiagos, sudarytos iš sidabro (aukso) nanodalelių ir optimizuotos kaip optinio jutiklio, naudojančio plazmoninį-fotoninį režimą, kūrimą. Projekto metu pasiekta reikšmingų rezultatų: patikrinta paviršiaus gardelės rezonansu veikiančių jutiklių koncepcija, optimizuoti jų parametrai, užtikrinantys rezonansinį atsaką ir aukštą paviršiuje stiprinamos Ramano sklaidos (SERS) efektyvumo faktorių dviem matavimuose naudojamiems lazerių bangų ilgiams (532 nm ir 785 nm), pagaminti jutikliai, kuriuose panaudotos sidabro sferinės arba kubinės, aukso sferinės nanodalelės bei grafeno lakštai, įvertintas tokių jutiklių ilgaamžiškumas, atlikti ličio baterijų elektrolito matavimai naudojant skystą fazę, bei pagamintas dviejų kamerų bandinių laikiklis, leidžiantis registruoti elektrolito nuotėkį dujinėje fazėje. Nustatyta, jog tvarkingai išdėliotas nanodaleles pernešus ant stiklo pagrindo ir padengus grafenu užregistruojamas intensyvesnis tiriamos medžiagos, esančios dujinėje fazėje, signalas. Alternatyviai tvarkingoms struktūroms, buvo išbandytas naujo tipo SERS pagrindas, kuriame naudojamos silicio paviršiuje femtosekundine lazerio spinduliuote indukuotos periodinės nanometrinės struktūros su iš tirpalo užneštomis sidabro nanodalelėmis. Šio tipo padėklų paruošimas yra greitas ir dideliame plote, todėl tai gali būti alternatyva šablono paruošimui elektronine litografija, kai nebūtinos žadinančio bangos ilgio atitikimo sąlygos. Bendradarbiaujant su projekto partneriais išsamiai ištirti aukso nanoežiukų dariniai. Sugretinus eksperimentinius skirtuminės sugerties matavimus su elektromagnetinio lauko skaičiavimais buvo paaiškintos Au nanoežiukų plazmoninės savybės. Buvo ištirtas aukso nanoežiukų SERS signalo stiprinimo efektyvumas ir jo kitimas priklausomai nuo nanodarinių geometrijos.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2022-09-01 - 2025-08-31

Projekto koordinatorius: Institut de Science des Materiaux de Mulhouse (IS2M)

Projekto partneriai: Kauno technologijos universitetas, Liuksemburgo mokslo ir technologijų institutas, Centre National D'Etudes Spatiales (CNES), Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)