CAREER: Probing Interfaces in Energy Storage Materials Using Dynamic Impedance Spectroscopy and Multiharmonic Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Dissipation

职业:使用动态阻抗谱和多谐波电化学石英晶体微天平耗散探测储能材料中的界面

基本信息

  • 批准号:
    2047753
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 58.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-06-01 至 2026-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry and partial co-funding from the Chemical Structures, Dynamics, and Mechanisms - B program, and the Solid State Materials Chemistry program in the Division of Materials Research, Dr. Niya Sa and her research team at the University of Massachusetts Boston are developing innovative approaches to advancing our understanding of the chemistry of rechargeable batteries. The work addresses global challenges in the areas of energy storage, utilization, and environmental stewardship. Dr. Sa will work to communicate the underlying science and its importance to the general public through outreach activities that seek to explain the principles of electrochemistry, battery chemistry and green chemistry to K-12 students and members of groups underrepresented in science-technology-engineering-mathematics (STEM). With this award, Dr. Sa’s team will be implementing the hybrid Dynamic Impedance Spectroscopy/Multiharmonic Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Dissipation (DEIS EQCM-D) platform to probe complex interfacial systems. Specifically, they seek to improve understanding of the dynamic Solid Electrolyte Interphase (SEI) of energy storage materials - critical for advancing next-generation energy storage devices, yet impeded by the lack of reliable in situ experimental techniques. The major focus of this work is to enable quantification of the microscopic mass exchange that accounts for SEI dissolution, reconstruction, and instability. Coupling DEIS with EQCM-D offers a significant advance over previously reported ex situ electrochemical impedance (EIS) or gravimetric EQCM measurements. Working at the interface between analytical chemistry and material science, the Sa group seeks to advance fundamental understanding and enable new approaches to energy storage materials and electrolytes where performance characteristics are critically determined by the dynamic ion intercalation and mass transport reactions at interfaces. Students engaged in the work will be trained in state-of-the-art electroanalytical techniques, energy storage concepts, instrumentation, and simulations. Dr. Sa is working to provide educational opportunities for underrepresented groups, and to engage with the local community through collaboration with the local Science Museum.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在化学测量和成像计划的支持下,从化学结构,动力学和机制 - B计划和材料研究部的固态材料化学计划中,Niya SA博士及其位于波士顿大学波士顿大学的研究团队的固态材料化学计划的部分共同资助了固体材料化学计划。这项工作解决了储能,利用和环境管理领域的全球挑战。 SA博士将努力通过旨在向K-12学生和科学技术工程技术学分不足的团体(STEM)的群体(STEM)来解释电化学,电池化学和绿色化学原理的基础科学及其重要性。通过此奖项,SA博士的团队将实施混合动态阻抗光谱光谱/多摩换电化学石英水晶微量平衡(DEIS EQCM-D)平台,以探测复杂的界面系统。具体而言,他们试图提高对储能材料的动态固体电解质相(SEI)(SEI)的理解 - 对于推进下一代储能设备至关重要,但由于缺乏可靠的原位实验技术而阻碍了。这项工作的主要重点是实现占SEI溶解,重建和不稳定性的微观质量交换。与EQCM-D耦合DEI相比,与先前报道的原位电化学阻抗(EIS)或重力EQCM测量相比,DEIS具有重大的进步。在分析化学和材料科学之间的界面工作,SA组试图提高基本理解,并为储能材料和电解质提供新的方法,以通过动态离子插入和在接口上的质量传输反应严格确定性能特征。从事这项工作的学生将接受最先进的电分析技术,能源储能概念,仪器和仿真培训。 SA博士正在努力为代表性不足的群体提供教育机会,并通过与当地科学博物馆的合作与当地社区互动。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子和更广泛的影响评估标准来通过评估来通过评估来获得支持。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electrolyte Role in SEI Evolution at Si in the Pre-lithiation Stage vs the Post-lithiation Stage
锂化前阶段与锂化后阶段电解质在 Si 的 SEI 演变中的作用
  • DOI:
    10.1149/1945-7111/acb617
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Cora, Saida;Key, Baris;Vaughey, John;Sa, Niya
  • 通讯作者:
    Sa, Niya
Evolution of the Dynamic Solid Electrolyte Interphase in Mg Electrolytes for Rechargeable Mg-Ion Batteries
  • DOI:
    10.1021/acsami.2c13037
  • 发表时间:
    2022-10-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Fan, Shengqi;Cora, Saida;Sa, Niya
  • 通讯作者:
    Sa, Niya
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