Studies on the Modified NAFION Polymer Membrane as an Electrolyte for Li-ion Cells

Celem pracy było zbadanie możliwości wykorzystania membrany Nafion 117 jako stałego elektrolitu w ogniwach litowo-jonowych. Przeprowadzono proces przygotowania membran obejmujący kondycjonowanie, protonowanie, litowanie, suszenie oraz impregnację w węglanie propylenu. Zmiany masy membran analizowano w kolejnych etapach, oceniając ich zdolność do absorpcji jonów i rozpuszczalników za pomocą pomiarów IR. Wykorzystując techniki woltamperometrii liniowej oraz cyklicznej oceniono stabilność chemiczną i elektrochemiczną materiału. Nie otrzymano zbieżnych wyników dotyczących okna stabilności elektrochemicznej badanego materiału. Stwierdzono, że zbyt długie przetrzymywanie membran w rozpuszczalniku organicznym skutkuje jej nadmiernym pęcznieniem i rozluźnieniem jej struktury. Zauważono, że membrana poprawiała swoje właściwości fizykochemiczne po kilku cyklach woltamperometrii cyklicznej.

The aim of this study was to investigate the potential use of Nafion 117 membrane as a solid electrolyte in lithium-ion cells. The membrane preparation process included conditioning, protonation, lithiation, drying, and impregnation in propylene carbonate. Mass changes of the membranes were analyzed at each stage to assess their ability to absorb ions and solvents using IR spectroscopy. The chemical and electrochemical stability of the material was evaluated using linear and cyclic voltammetry techniques. No consistent results were obtained regarding the electrochemical stability window of the tested material. It was found that prolonged exposure of the membranes to the organic solvent led to excessive swelling and loosening of their structure. It was observed that the membrane improved its physicochemical properties after several cycles of cyclic voltammetry.