Borecki Elwis
Zakład Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii
Właściwości elektrochemiczne ogniwa litowo-jonowego zawierającego LTO i LFP jako materiały elektrodowe
Elwis Borecki
Promotor: prof. dr hab. Andrzej Czerwiński
Opiekun: dr Bartosz Hamankiewicz
Baterie litowo-jonowe to chleb powszedni dzisiejszej elektroniki. Być może nie zdajemy sobie sprawy, że tego typu baterie zasilają już nie tylko laptopy, smartfony czy elektronarzędzia ale także drony, samochody czy specjalistyczny sprzęt medyczny.
Historia technologii Li-ion sięga początków XX w. jednak dopiero pod koniec ubiegłego stulecia akumulatory litowe pojawiły się na rynku. W 1991 roku firma Sony użyła na skale globalną baterii Li-ion, które zasilały ówczesne kamery CCD.
Celem niniejszej pracy magisterskiej było skonstruowanie i charakterystyka ogniwa litowo-jonowego zawierającego tlenek litowo-tytanowy (LTO) i fosfooliwin żelazowo-litowy (LFP) jako materiały elektrodowe. Zasada działania baterii litowo-jonowych jest oparta na transporcie jonów litu między anodą i katodą zanurzonymi w przewodzącym elektrolicie. Używanym przeze mnie elektrolitem był LiPF6 czyli heksafluorofosforan litu rozpuszczony w węglanach organicznych. Wszystkie analizy elektrochemiczne prowadziłem w układzie typu Swagelok. Ogniwa składane były w komorze ze względu na bardzo dużą reaktywność litu. W pierwszym etapie wyznaczyłem charakterystyki prądowo-napięciowe półogniw zawierających LTO lub LFP jako elektrody pracujące. Miało to na celu wyznaczenie potencjałów zachodzących reakcji elektrodowych oraz pojemności właściwych poszczególnych materiałów. Zdobyta na ten temat wiedza umożliwiła mi prawidłową optymalizację przygotowywanych elektrod do konstrukcji pełnego ogniwa (wyznaczenie tzw. balansu mas). Charakterystyka ogniw została przeprowadzona na podstawie krzywych galwanostatycznego ładowania i rozładowania. Dokonano również pomiaru ich odporności cyklicznej w zależności od głębokości rozładowania (50, 75 i 100% DOD – ang. depth of discharge).
Badania były częściowo sfinansowane przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w projekcie pt. „Wydajne i lekkie układy zasilające złożone z ogniwa słonecznego i baterii litowo-jonowej oraz ogniwa słonecznego i superkondensatora przeznaczone do zastosowań specjalnych” zgodnie z umową nr TECHMATSTRATEG1/347431/14/NCBR/2018.