izpis_h1_title_alt

Advanced Electrolytes for Calcium Batteries
ID Scafuri, Antonio (Avtor), ID Pirnat, Klemen (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Dominko, Robert (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (9,46 MB)
MD5: FB348943FA8347FCC014F30C7350A977

Izvleček
Today, Li-ion batteries are the ultimate rechargeable energy storage systems; however, after decades of improvements, the technology might reach its energy-density limits. Ca batteries represent a promising electrochemical systems alternative to Li-ion one. The abundance of Ca, its low redox potential, only slightly higher than that of Li and high volumetric capacity make Ca metal batteries an attractive energy storage for the future. However, the development of Ca batteries is hindered due to the lack of efficient electrolytes able to reversibly strip/deposit calcium at room temperature and with high electrochemical window stability. The objective of this project is to develop and test both new electrolytes and new electrode materials for room temperature batteries by transferring the experience from the Mg systems. Herein, we synthesised at room temperature high purity fluorinated alkoxyborate salt Ca[B(hfip)4]2×4DME and use it in calcium electrolyte. Reversible Ca plating/stripping at room temperature and a wide electrochemical stability up to 4 V vs. Ca/Ca2+ were evidenced. Further, we demonstrated that anthraquinone-based polymer could be used as cathode material to develop high energy density Ca-organic batteries. Electrochemical mechanism investigation confirms the reversible reduction of the carbonyl bond of anthraquinone backbone and coordination with Ca2+ cations in the discharged state. Finally, we combined calcium anode and appropriate sulfur-based cathode to report a reversible electrochemical activity at room temperature of Ca/S battery proof-of-concept. This innovative system is characterized by a medium-term cycling stability with high specific capacity. Insights into the electrochemical mechanism governing the chemistry of the Ca/S system were obtained for the first time by combining XPS and XAS spectroscopy. The reversible electrochemical activity implies the formation of different types of soluble polysulfide species during both charge and discharge. These promising results open the way to the comprehension of emerging Ca/S systems.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:-
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2021
PID:20.500.12556/RUL-125854 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:91045891 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:08.04.2021
Število ogledov:833
Število prenosov:122
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Naslov:Napredni elektroliti za kalcijeve akumulatorje
Izvleček:
Danes so Li-ion akumulatorji vrhunski sistemi za shranjevanje energije, ki jih je mogoče ponovno napolnit. Po desetletjih izboljšav pa ta tehnologija dosega teoretične zmogljivosti z vidika energetske gostote. Kalcijevi akumulatorji predstavljajo obetaven elektrokemijski sistem, ki je alternativa Li-ionskemu. Zaradi razširjenosti Ca v zemeljski skorji, nizkega redoks potenciala in velike volumetrične energijske gostote so Ca akumulatorji privlačni za shranjevanje energije v prihodnosti. Razvoj Ca akumulatorjev je oviran zaradi pomanjkanja ustreznih elektrolitov, ki bi omogočali reverzibilno odlaganje kalcija pri sobni temperaturi in bi hkrati imeli široko elektrokemijsko okno. Cilj tega projekta je na podlagi izkušenj iz Mg akumulatorskih sistemov razviti in preizkusiti nove elektrolite kot nove elektrodne materiale za Ca akumulatorje, ki bi delovali pri sobni temperaturi. Tako smo pri sobni temperaturi sintetizirali fluorirano alkoksiboratno sol Ca[B(hfip)4]2×4DME z visoko čistostjo in jo uporabili v kalcijevem elektrolitu. Dokazali smo reverzibilno odlaganje Ca pri sobni temperaturi in široko elektrokemijsko stabilnost do 4 V vs. Ca/Ca2+. Nadalje smo pokazali delovanje polimera na osnovi antrakinona kot katodnega materiala v Ca akumulatorju. S pomočjo IR spektroskopije smo potrdili elektrokemijski mehanizem, kjer se karbonilna vez pri praznjenju reverzibilno reducira in koordinara s Ca2+ kationi. Na koncu smo sestavili Ca/S akumulator na osnovi kalcijeve anode in katode na osnovi žvepla ter pokazali reverzibilno elektrokemijsko aktivnost. Na ta način smo dobili Ca/S akumulator s srednjo stabilnostjo delovanje ampak visoko specifično kapaciteto. Vpogled v elektrokemijski mehanizem tega sistema smo kot prvi dobili s kombinacijo XPS in XAS spektroskopije. Pokazali smo, da med polnjenjem/praznjenjem akulumatorja nastajajo različni topni polisulfidi kot intermediati med začetnim S in končnim CaS. Ti obetavni rezultati odpirajo pot do razumevanja in razvoja novih Ca/S akumulatorjev.

Ključne besede:-

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj