magistrsko delo
Matej Medved (Avtor), Robert Dominko (Mentor), Igor Plazl (Član komisije za zagovor), Marjan Marinšek (Član komisije za zagovor)

Povzetek

Litij-ionski akumulatorji so glavni predstavnik sistemov za elektrokemijsko shranjevanje energije. Njihova nadaljnja uporaba pa je omejena zaradi varnostnih tveganj, povezanih z vnetljivimi tekočimi organskimi elektroliti. V akumulatorjih v trdnem stanju tekoče elektrolite nadomestimo s trdnimi, kar poveča varnost sistema in hkrati omogoča uporabo kovinske litijeve anode z bistveno višjo specifično kapaciteto. Pri pripravi trdnih polimernih elektrolitov je pogosta izbira polietilen oksid, ki ima sposobnost koordinacije z Li$^+$ ioni, je enostaven za oblikovanje in kemijsko inerten. Glavni omejitvi trdnih elektrolitov na osnovi PEO pa sta omejena ionska prevodnost pri sobni temperaturi in elektrokemijska nestabilnost ob stiku z visokonapetostnimi katodami. Kot obetaven katodni aktivni material smo izbrali NMC, bogat z nikljem, ki pa v kombinaciji z trdnimi elektroliti lahko povzroča težave zaradi kemijske nestabilnosti in slabše kinetike. Ena izmed možnih rešitev teh težav je uporaba polimernih površinskih prevlek, ki delujejo kot zaščitni sloj med katodo in elektrolitom. V okviru magistrskega dela smo preučevali vpliv polimernih prevlek na NMC delcih na elektrokemijske lastnosti. Celice smo sestavili z NMC katodami, trdnimi elektroliti na osnovi PEO in kovinsko litijevo anodo. Polimerne trdne elektrolite smo karakterizirali z določitvijo ionske prevodnosti, kritične tokovne gostote in elektrokemijskega okna stabilnosti. Galvanostatske meritve so nam omogočile primerjavo delovanja celic z oplaščenim in neoplaščenim NMC-jem, ob različnih debelinah katod in napetostnih območjih. Ugotovili smo, da prevleke izboljšajo delovanje pri nižjih napetostih in tokovnih gostotah, medtem ko ob večjih obremenitvah prihaja do degradacije prevleke in zmanjšanja učinkovitosti celice.

Ključne besede

trdni polimerni elektroliti;polimerna prevleka;litij nikelj-mangan-kobaltov oksid;NMC katode;elektrokemijske meritve;galvanostatske meritve;magistrska dela;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
Organizacija: UL FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Založnik: [M. Medved]
UDK: 621.355(043.2)
COBISS: 249607683 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 75
Št. prenosov: 9
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: Polymer coatings on NMC cathode material in a all-solid-state battery
Sekundarni povzetek: Lithium-ion batteries are the main representatives of electrochemical energy storage systems. However, their further use is limited due to safety risks associated with flammable liquid organic electrolytes. In solid-state batteries, liquid electrolytes are replaced with solid ones, which increases the safety of the system while also enabling the use of metal lithium anodes with significantly higher specific capacity. Polyethylene oxide is a common choice for the preparation of solid polymer electrolytes, as it can coordinate with Li$^+$ ions, is easy to form and is chemically inert. However, the main limitations of PEO-based solid electrolytes are their limited ionic conductivity at room temperature and electrochemical instability when in contact with high-voltage cathodes. We chose nickel-rich NMC as a promising cathode active material, but in combination with solid electrolytes, it can cause problems due to chemical instability and poor kinetics. One possible solution to these problems is the use of polymer surface coatings, which act as a protective layer between the cathode and the electrolyte. As part of the master's thesis, we studied the effect of polymer coatings on NMC particles on electrochemical properties. We assembled cells with NMC cathodes, solid PEO-based electrolytes and a metallic lithium anode. We characterised the polymer solid electrolytes by determining their ionic conductivity, critical current density and electrochemical stability window. Galvanostatic measurements enabled us to compare the performance of cells with coated and uncoated NMC at different cathode thicknesses and voltage ranges. We found that coatings improve performance at lower voltages and current densities, while at higher current densities, a coating degradation and the cell efficiency reduction occur.
Sekundarne ključne besede: solid-state polymer electrolytes;NMC;polymer coating;Akumulatorji;Elektroliti;Polimeri;Univerzitetna in visokošolska dela;
Vrsta dela (COBISS): Magistrsko delo/naloga
Študijski program: 1000376
Konec prepovedi (OpenAIRE): 1970-01-01
Komentar na gradivo: Univ. v Ljubljani, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo, smer Kemijsko inženirstvo
Strani: 1 spletni vir (1 datoteka PDF (54 str.))
ID: 27301045