Elektrokemija ultramikroporoznih ogljikov v Li- S akumulatorjih

Zalar, Anže (author), Dominko, Robert (mentor)

Li–S akumulatorji v zadnjem času vse bolj pridobivajo na svoji veljavi. Glavni vzrok za vse večji pomen teh sistemov je v njihovi visoki energijski gostoti in specifični kapaciteti. Žveplo je tudi eden izmed elementov, ki so v naravi zelo zastopani. Njegova cena je zato nižja in posledično je privlačen za uporabo v akumulatorjih. Pri klasičnih sistemih z etri se pojavlja več problemov. Med njimi je sigurno največji migracija polisulfidnih zvrsti. Temu pojavu se lahko izognemo z uporabo ultramikroporoznega ogljikovega kompozita z velikostjo por manj kot 0,7 nm. S tem močno omejimo stik med elektrolitom in žveplom, ki predstavlja naš aktivni material znotraj por ultramikroporoznega ogljikovega kompozita. Posledično lahko v tovrstnih sistemih uporabljamo tudi karbonate, ki jih sicer ne bi morali. Z oblikovanjem zaščitnega filma na površini por kompozita v začetnih ciklih delovanja akumulatorja bi se dalo stik še dodatno zmanjšati in s tem preprečiti kontinuirno izgubo žvepla zaradi migracije polisulfidov. Sistem je mogoče optimizirati z uporabo različno debelih nanosov za katodni material, različnih elektrolitov in z uporabo različnih napetostnih oken delovanja akumulatorja. Sklepamo lahko, da je možno z elektrokemijskimi eksperimenti preko uravnavanja teh parametrov oblikovati akumulator, ki nam bo zagotavljal kar se da stabilno in efektivno delovanje preko večjega števila ciklov.

• Language: Slovenian
• Keywords: Li–S akumulator, ultramikropore, karbonati, zaščitni film
• Work type: Master's thesis/paper
• Typology: 2.09 - Master's Thesis
• Organization: FKKT - Faculty of Chemistry and Chemical Technology
• Year: 2021
• PID: 20.500.12556/RUL-127672
• COBISS.SI-ID: 69580035
• Publication date in RUL: 18.06.2021

ZALAR, Anže, 2021, Elektrokemija ultramikroporoznih ogljikov v Li- S akumulatorjih [online]. Master’s thesis. [Accessed 8 April 2025]. Retrieved from: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=127672

Secondary language

• Language: English
• Title: Electrochemistry of ultramicroporous carbons in Li- S batteries

Abstract

Li–S batteries are experiencing a large increase in their research lately. The main reason for this efforts is their high energy density and specific capacity. Sulphur is also very abundant and thus enables a reduced cost for usage in batteries. In Li–S batteries with eter based electrolytes we can easily discover the polysulphide shuttle effect which represents the biggest problem in such systems. It can be smoothly avoided with the use of ultramicroporous carbons with pore size less than 0,7 nm. If we use such composites, we can disable the contact between our electrolyte and active sulphur material within the pores of the carbon composite. This actually means we can also use carbonate based electrolytes which are meant to be useless in combination with bigger pore sizes. With the design of a cathode electrolyte interphase at the surface of the pores, we can further decrease the contact and therefore the loss of active sulphur due to the polysulphide shuttle effect. We can perform the optimization through different parameters. The most common ones are: changing of electrode thickness, use of different electrolytes and use of different voltage cutoffs. We can conclude that through this optimization process we can create a stable and effective battery for longer cycling.

• Keywords: Li–S battery, ultramicropores, carbonates, cathode electrolyte interphase