- Tytuł:
-
Badania elektrochemiczne pełnego ogniwa Li-C-LKMNO w układzie trójelektrodowym
Electrochemical tests of a full Li-C-LKMNO cell in a three-electrode system - Autorzy:
- Królicka, Klaudia
- Opis:
-
The main goal of this study was a synthesis of LKMNO spinel cathode material and its characterization in three-electrode cells with supplementary lithium electrode. The following thesis is divided into two parts. The first part contains information on lithium-ion cells, the principle of their operation, as well as a review of the selected cathode and anode materials. The second part, contains test results, their analysis, as well as descriptions of the performance of synthesis, preparation of electrodes, and assembly of cells. In addition, there are descriptions of the testing techniques used to conduct the research, such as X-ray powder diffractometry (XRD), X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS), and galvanostatic charge/discharge tests (GCDT). The conducted research was divided into two stages. Stage one included synthesis of electrode materials, preparation of electrodes, assembly, and testing of half-cells based on anode materials such as LTO and C and LKMNO cathode material against metallic lithium.The second stage was focused on the construction and testing of three-electrode cells consisting of an LKMNO cathode, an anode (C or LTO), and a third electrode made of metallic lithium, which provides an additional reservoir of lithium ions.XRD measurements confirmed the crystal structure of the tested electrode materials: LKMNO, carbon anode, and LTO. XPS results confirmed the chemical composition of the prepared anode and cathode electrodes. Due to the limited performance of the obtained electrode materials, the Li-C/LTO-LKMNO three-electrode cell system characterization was severely restricted. The instability of the electrode materials was attempted to be reduced by decreasing the operating potential range of the cell (cut-off potential lowered from 4.8 V to 4.6 V for LKMNO/Li+/C and from 4.4 V to 4.2 V for LKMNO/Li+/LTO), but the stability of spinel materials in the as-obtained system was only slightly enhanced.
Celem niniejszej pracy było otrzymanie materiału spinelowego LKMNO i jego charakteryzacja w układzie ogniwa trójelektrodowego z dodatkowym rezerwuarem jonów litowych.Praca została podzielona na dwie części. Pierwsza z części zawiera informacje na temat ogniw litowo-jonowych, zasadzie ich działania, a także przegląd wybranych materiałów katodowych jak również anodowych. Natomiast część druga zawiera wyniki badań, ich analizę, a także opisy wykonania syntezy, preparatyki elektrod i montażu ogniw. Dodatkowo, w pracy zamieszczono opisy technik badawczych jakimi prowadzone były badania, takie jak proszkowa dyfraktometria rentgenowska (XRD), spektroskopia fotoelektronów wzbudzonych promieniami X (XPS), a także galwanostatyczne testy ładowania/rozładowania (GCDT). Prowadzone badania podzielone były na dwa etapy. Etap pierwszy polegał na syntezie materiałów elektrodowych, preparatyce elektrod, montażu i testów półogniw składanych z materiałami anodowymi takimi jak LTO i C, a także materiałem katodowym LKMNO względem metalicznego litu. Drugi etap to budowa i badania ogniw trójelektrodowych składających się z katody LKMNO, anody (C lub LTO) i trzeciej elektrody wykonanej z metalicznego litu, która stanowi dodatkowy rezerwuar jonów litu.Badania XRD potwierdziły zgodność struktury krystalicznej badanych materiałów elektrodowych: LKMNO, anody węglowej i LTO. Wyniki badań XPS potwierdziły skład chemiczny przygotowanych elektrod anodowych i katodowych. Ze względu na ograniczoną wydajność otrzymanych materiałów elektrodowych w układzie ogniwa trójelektrodowego Li-C/LTO-LKMNO, nie udało się w pełni poprawić działania układu LKMNO/Li+/(C/LTO). Niestabilność materiałów elektrodowych starano się ograniczyć zmniejszając zakres potencjałów pracy ogniwa (potencjał odcięcia obniżany z 4,8V na 4,6V dla LKMNO/Li+/C i z 4,4V do 4,2V dla LKMNO/Li+/LTO) jednak rozkład materiałów spinelowych w badanym układzie udało się ograniczyć jedynie nieznacznie. - Dostawca treści:
- Repozytorium Uniwersytetu Jagiellońskiego
Inne