magistrsko delo
Ava Rajh (Avtor), Matjaž Kavčič (Mentor)

Povzetek

V magistrski nalogi smo z uporabo rentgenske emisijske spektroskopije karakterizirali potek redukcije žvepla med praznjenjem baterije litij-žveplo. Izmerili smo emisijske spektre K\(\alpha\) in K\(\beta\) na standardnih vzorcih žveplovih polisulfidov in statičnih katodah baterije ustavljene v procesu praznjenja. Emisijo smo vzbujali s curkom protonov z energijo v območju MeV. Sevalne spektre smo posneli z Braggovim spektrometrom s prilagojeno Johanssonovo geometrijo, ki je namenjen uporabi v območju nežne rentgenske svetlobe (2-6 keV). Eksperimentalna resolucija je bila reda naravne širine vzbujenega stanja žvepla z vrzeljo v notranji lupini. Oblika sevalnih spektrov K\(\alpha\) ni odvisna od kemijske okolice atoma, opazimo pa majhen energijski premik v odvisnosti od povprečnega oksidacijskega stanja žveplovih atomov v vzorcu. Kemijska občutljivost je še bolj izrazita v spektrih K\(\beta\), ki ustrezajo prehodom iz valenčnih stanj in direktno odražajo valenčno elektronsko zgradbo. Za kvalitativni opis sprememb v elektronski konfiguraciji smo izvedli izračune osnovnih stanj s pomočjo teorije gostotnih funkcionalov (DFT). Potrdili smo linearno odvisnost energijskega premika emisijskega spektra K\(\alpha\) od povprečnega oksidacijskega števila na žveplovem atomu. V meritvah operando smo jo nato uporabili za določitev oksidacijskega stanja baterije med procesom praznjenja.

Ključne besede

rentgenska spektroskopija;spektroskopija PIXE;baterija litij-žveplo;Braggov kristalni spektrometer;teorija gostotnih funkcionalov;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
Organizacija: UL FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Založnik: [A. Rajh]
UDK: 543.42
COBISS: 27971075 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 380
Št. prenosov: 124
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Angleški jezik
Sekundarni naslov: Characterization of sulphur in lithium-sulphur batteries with X-rayemission spectroscopy
Sekundarni povzetek: In my masters thesis, x-ray emission spectroscopy was used to characterise sulphur reduction in lithium-ion batteries during discharge. K\(\alpha\) and K\(\beta\) emission spectra were measured in a standard polysulfide sample and on a static cathode from a battery, stopped at different points during discharge. X-ray emission was induced by a proton beam with energies in a MeV range. Emission spectra were recorded with a Bragg crystal spectrometer with modified Johansson focusing geometry, designed for experiments in tender x-ray range (2-6keV). Experimental energy resolution was comparable to the natural lifetime broadening of the sulphur K emission line. The shape of K\(\alpha\) emission spectra does not depend on the chemical environment of the atom, but a small energy shift was observed for samples with different average oxidation numbers. Chemical sensitivity is more pronounced in the K\(\beta\) emission spectra corresponding to transitions from valence states and directly reflects valence electronic structure. For a qualitative description of the changes in the electron configuration, density functional theory (DFT) was used to calculate ground states of sulphur molecules. We confirmed a linear dependence of the energy shift of K\(\alpha\) emission spectra on the average oxidation state of the sulphur atoms. We applied the linear correlation to the in-operando measurements, to calculate the average oxidation state of sulphur in a lithium-sulphur battery during a discharge.
Sekundarne ključne besede: X-ray spectroscopy;PIXE;lithium-sulphur battery;Bragg crystal spectrometer;density functional theory;
Vrsta dela (COBISS): Magistrsko delo/naloga
Študijski program: 0
Konec prepovedi (OpenAIRE): 1970-01-01
Komentar na gradivo: Univ. v Ljubljani, Fak. za matematiko in fiziko, Oddelek za fiziko
Strani: 66 str.
ID: 12033071