Wpływ dodatku FEC na pracę nanokompozytowego materiału katodowego CCL/LFP w ogniwie Li-ion

master
dc.abstract.enOver the past years, there has been an increase in interest in the li-ion technology, which is currently used in many industries. The increasing demand for this type of energy storage prompts to conduct research towards the production of cells that meet the highest criteria of quality, safety and convenience of use. Appropriate modifications to the individual components of the cell have a direct impact on the improvement of its operational properties. As part of the work below, the influence of fluoroethylene carbonate (FEC) addition on the functioning of the li-ion cell was analyzed. During laboratory work, the synthesis of nanometric LFP and the synthesis of the PNVF organic polymer were carried out, as a result of pyrolysis of which it was possible to coat the cathode material grains with an even carbon layer of CCL. This action was to increase the conductivity of the system. Then, slips were prepared, from which the electrodes were cut in the form of flat discs, and the cells were assembled in a vacuum chamber. The constructed cells were differentiated in terms of the FEC additive content to the electrolyte, i.e. its content was 0%, 1%, 5%, 10% and 15%, respectively. The prepared series of cells was characterized by the following methods: elemental analysis (EA), electron impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge and discharge tests (GCDT). Elemental analysis made it possible to determine the percentage of individual elements in the sample. Charging and discharging tests verified the usefulness of the application of the FEC additive in the tested cells. During the successive cycles of operation of the cells tested with the GCDT method, information was obtained on the changes in capacity and the achievement of high values of the Coulomb efficiency coefficients. Thanks to the CV method, the reversibility of the redox reactions taking place was determined. Ultimately, the technique of impedance spectroscopy, based on the generation of a model of an electrochemical circuit equivalent system, and then using a comparison of the resistances of individual circuit elements before and after subjecting the cell to a different technique influencing its lifetime, showed a wider spectrum of electrochemical reactions taking place in the system. Additionally, in the work below, the CV and EIS analysis was performed for the previously constructed cells without CCL / LFP electrode material, but containing the addition of FEC in the same concentrations as before. This experiment was to study the properties of the electrolyte, mainly its conductivity.pl
dc.abstract.plNa przestrzeni ubiegłych lat obserwowany jest wzrost zainteresowania technologią li-ion, stosowaną obecnie w wielu dziedzinach przemysłu. Zwiększający się popyt na tego rodzaju magazyny energii, skłania do przeprowadzania badań w kierunku produkcji ogniw spełniających najwyższe kryteria jakości, bezpieczeństwa i wygody użytkowania. Odpowiednie modyfikacje poszczególnych komponentów ogniwa mają bezpośredni wpływ na poprawę jego właściwości użytkowych. W ramach poniższej pracy dokonano analizy wpływu dodatku węglanu fluoroetylenu (FEC) na funkcjonowanie ogniwa li-ion. Podczas prac laboratoryjnych przeprowadzono syntezę nanometrycznego LFP oraz syntezę polimeru organicznego PNVF, w wyniku pirolizy którego możliwe było powlekanie ziaren materiału katodowego równomierną warstwą węglową CCL. Działanie to miało na celu zwiększenie przewodnictwa układu. Następnie przygotowano gęstwy, z których wycięto elektrody w postaci płaskich krążków i przystąpiono do składania ogniw w komorze próżniowej. Skonstruowane ogniwa zróżnicowano pod względem zawartości dodatku FEC do elektrolitu, tj. jego zawartość wynosiła odpowiednio 0%, 1%, 5%, 10% i 15%. Przygotowana seria ogniw poddana została charakterystyce metodami: analizy elementarnej (EA), elektronowej spektroskopii impedancyjnej (EIS), cyklicznej woltamperometrii (CV) oraz galwanostatycznym testom ładowania i rozładowywania (GCDT). Analiza elementarna pozwoliła na określenie zawartości procentowej poszczególnych pierwiastków w próbce. Testy ładowania i rozładowywania sprawdziły użyteczność zastosowania dodatku FEC w badanych ogniwach. Podczas kolejnych cykli pracy ogniwa badanych metodą GCDT otrzymano informacje na temat zachodzących zmian pojemności i osiągania wysokich wartości współczynników efektywności kulombowskiej. Dzięki metodzie CV określono odwracalność zachodzących reakcji redox. Ostatecznie technika spektroskopii impedancyjnej, na podstawie wygenerowania modelu układu zastępczego obwodu elektrochemicznego, a następnie przy użyciu porównania oporów poszczególnych elementów obwodu przed i po poddaniu ogniwa innej technice wpływającej na jego żywotność, ukazała szersze spektrum reakcji elektrochemicznych zachodzących w układzie. Dodatkowo w poniższej pracy dokonano analizy CV oraz EIS dla skonstruowanych uprzednio ogniw pozbawionych materiału elektrodowego CCL/LFP, zawierających jednak dodatek FEC w analogicznych jak uprzednio stężeniach. Eksperyment ten miał na celu zbadanie właściwości elektrolitu, głównie jego przewodności.pl
dc.affiliationWydział Chemiipl
dc.areaobszar nauk ścisłychpl
dc.contributor.advisorMolenda, Marcin - 130716 pl
dc.contributor.authorSzynol, Elwirapl
dc.contributor.departmentbycodeUJK/WC3pl
dc.contributor.reviewerMolenda, Marcin - 130716 pl
dc.contributor.reviewerWęgrzyn, Agnieszka - 132595 pl
dc.date.accessioned2022-10-12T21:32:06Z
dc.date.available2022-10-12T21:32:06Z
dc.date.submitted2022-10-12pl
dc.fieldofstudychemiapl
dc.identifier.apddiploma-146466-228374pl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/301426
dc.languagepolpl
dc.subject.enlithium-ion cells, cathode materials, electrolyte additives, lithium-iron phosphate, fluoroethylene carbonatepl
dc.subject.plogniwa litowo – jonowe, materiały katodowe, dodatki do elektrolitów, fosforan litowo - żelazowy, węglan fluoroetylenupl
dc.titleWpływ dodatku FEC na pracę nanokompozytowego materiału katodowego CCL/LFP w ogniwie Li-ionpl
dc.title.alternativeInfluence of FEC Additive on the work of CCL/LFP nanocomposite cathode material in a Li-ion cell.pl
dc.typemasterpl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
Over the past years, there has been an increase in interest in the li-ion technology, which is currently used in many industries. The increasing demand for this type of energy storage prompts to conduct research towards the production of cells that meet the highest criteria of quality, safety and convenience of use. Appropriate modifications to the individual components of the cell have a direct impact on the improvement of its operational properties. As part of the work below, the influence of fluoroethylene carbonate (FEC) addition on the functioning of the li-ion cell was analyzed. During laboratory work, the synthesis of nanometric LFP and the synthesis of the PNVF organic polymer were carried out, as a result of pyrolysis of which it was possible to coat the cathode material grains with an even carbon layer of CCL. This action was to increase the conductivity of the system. Then, slips were prepared, from which the electrodes were cut in the form of flat discs, and the cells were assembled in a vacuum chamber. The constructed cells were differentiated in terms of the FEC additive content to the electrolyte, i.e. its content was 0%, 1%, 5%, 10% and 15%, respectively. The prepared series of cells was characterized by the following methods: elemental analysis (EA), electron impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge and discharge tests (GCDT). Elemental analysis made it possible to determine the percentage of individual elements in the sample. Charging and discharging tests verified the usefulness of the application of the FEC additive in the tested cells. During the successive cycles of operation of the cells tested with the GCDT method, information was obtained on the changes in capacity and the achievement of high values of the Coulomb efficiency coefficients. Thanks to the CV method, the reversibility of the redox reactions taking place was determined. Ultimately, the technique of impedance spectroscopy, based on the generation of a model of an electrochemical circuit equivalent system, and then using a comparison of the resistances of individual circuit elements before and after subjecting the cell to a different technique influencing its lifetime, showed a wider spectrum of electrochemical reactions taking place in the system. Additionally, in the work below, the CV and EIS analysis was performed for the previously constructed cells without CCL / LFP electrode material, but containing the addition of FEC in the same concentrations as before. This experiment was to study the properties of the electrolyte, mainly its conductivity.
dc.abstract.plpl
Na przestrzeni ubiegłych lat obserwowany jest wzrost zainteresowania technologią li-ion, stosowaną obecnie w wielu dziedzinach przemysłu. Zwiększający się popyt na tego rodzaju magazyny energii, skłania do przeprowadzania badań w kierunku produkcji ogniw spełniających najwyższe kryteria jakości, bezpieczeństwa i wygody użytkowania. Odpowiednie modyfikacje poszczególnych komponentów ogniwa mają bezpośredni wpływ na poprawę jego właściwości użytkowych. W ramach poniższej pracy dokonano analizy wpływu dodatku węglanu fluoroetylenu (FEC) na funkcjonowanie ogniwa li-ion. Podczas prac laboratoryjnych przeprowadzono syntezę nanometrycznego LFP oraz syntezę polimeru organicznego PNVF, w wyniku pirolizy którego możliwe było powlekanie ziaren materiału katodowego równomierną warstwą węglową CCL. Działanie to miało na celu zwiększenie przewodnictwa układu. Następnie przygotowano gęstwy, z których wycięto elektrody w postaci płaskich krążków i przystąpiono do składania ogniw w komorze próżniowej. Skonstruowane ogniwa zróżnicowano pod względem zawartości dodatku FEC do elektrolitu, tj. jego zawartość wynosiła odpowiednio 0%, 1%, 5%, 10% i 15%. Przygotowana seria ogniw poddana została charakterystyce metodami: analizy elementarnej (EA), elektronowej spektroskopii impedancyjnej (EIS), cyklicznej woltamperometrii (CV) oraz galwanostatycznym testom ładowania i rozładowywania (GCDT). Analiza elementarna pozwoliła na określenie zawartości procentowej poszczególnych pierwiastków w próbce. Testy ładowania i rozładowywania sprawdziły użyteczność zastosowania dodatku FEC w badanych ogniwach. Podczas kolejnych cykli pracy ogniwa badanych metodą GCDT otrzymano informacje na temat zachodzących zmian pojemności i osiągania wysokich wartości współczynników efektywności kulombowskiej. Dzięki metodzie CV określono odwracalność zachodzących reakcji redox. Ostatecznie technika spektroskopii impedancyjnej, na podstawie wygenerowania modelu układu zastępczego obwodu elektrochemicznego, a następnie przy użyciu porównania oporów poszczególnych elementów obwodu przed i po poddaniu ogniwa innej technice wpływającej na jego żywotność, ukazała szersze spektrum reakcji elektrochemicznych zachodzących w układzie. Dodatkowo w poniższej pracy dokonano analizy CV oraz EIS dla skonstruowanych uprzednio ogniw pozbawionych materiału elektrodowego CCL/LFP, zawierających jednak dodatek FEC w analogicznych jak uprzednio stężeniach. Eksperyment ten miał na celu zbadanie właściwości elektrolitu, głównie jego przewodności.
dc.affiliationpl
Wydział Chemii
dc.areapl
obszar nauk ścisłych
dc.contributor.advisorpl
Molenda, Marcin - 130716
dc.contributor.authorpl
Szynol, Elwira
dc.contributor.departmentbycodepl
UJK/WC3
dc.contributor.reviewerpl
Molenda, Marcin - 130716
dc.contributor.reviewerpl
Węgrzyn, Agnieszka - 132595
dc.date.accessioned
2022-10-12T21:32:06Z
dc.date.available
2022-10-12T21:32:06Z
dc.date.submittedpl
2022-10-12
dc.fieldofstudypl
chemia
dc.identifier.apdpl
diploma-146466-228374
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/301426
dc.languagepl
pol
dc.subject.enpl
lithium-ion cells, cathode materials, electrolyte additives, lithium-iron phosphate, fluoroethylene carbonate
dc.subject.plpl
ogniwa litowo – jonowe, materiały katodowe, dodatki do elektrolitów, fosforan litowo - żelazowy, węglan fluoroetylenu
dc.titlepl
Wpływ dodatku FEC na pracę nanokompozytowego materiału katodowego CCL/LFP w ogniwie Li-ion
dc.title.alternativepl
Influence of FEC Additive on the work of CCL/LFP nanocomposite cathode material in a Li-ion cell.
dc.typepl
master
dspace.entity.type
Publication

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
1
Views per month

No access

No Thumbnail Available
Collections