izpis_h1_title_alt

Fluorinated alkoxyborate- and alkoxyaluminate-based electrolytes and their use in multivalent batteries
ID Pavčnik, Tjaša (Avtor), ID Bitenc, Jan (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (17,27 MB)
MD5: DF5F71A03C72486C45396CAD026464D7

Izvleček
Magnesium and calcium batteries are considered promising post-Li battery technologies due to the low redox potentials of Mg and Ca metals (–2.37 V and –2.87 V vs. SHE, respectively), high gravimetric and volumetric densities of metal anodes, and natural abundance of Mg and Ca elements, which is an important factor in terms of price and sustainability. The main challenge is the development of suitable electrolytes that enable reversible plating/stripping of Mg/Ca with high Coulombic efficiency in a wide potential window, while also being compatible with the metal anode and cathode materials. The focus of the thesis is to explore fluorinated alkoxyborate and alkoxyaluminate electrolytes for Mg and Ca batteries. Starting with Mg alkoxyborates, we prepare a series of electrolytes with different degrees of fluorination and investigate the correlations between anion structure and the physicochemical and electrochemical properties of the electrolytes. Enhanced electrochemical performance is observed when boron is replaced by aluminium. In the second part, MgAlhfip as a state-of-the-art electrolyte comes under the spotlight. We investigate the influence of the MgAlhfip synthesis procedure on electrolyte purity and its electrochemical performance. To improve the purity of underperforming electrolytes, we introduce two approaches: an additional step in the synthesis procedure and the use of scavenging additives. The potential of MgAlhfip electrolyte for practical applications is examined in terms of its tolerance towards water contamination. To mimic conditions in practical applications, we study the effects of additives under aggravated cycling conditions. In the last part, we introduce a novel CaAlhfip electrolyte for Ca batteries. We benchmark its physicochemical and electrochemical properties with a model CaBhfip electrolyte. Additionally, we expose the decomposition of solvent on the Ca metal anode as a key issue of Ca electrolytes.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:Mg batteries, synthesis, fluorinated alkoxyborate electrolytes, fluorinated alkoxyaluminate electrolytes, Ca batteries
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2023
PID:20.500.12556/RUL-150783 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:169070339 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:22.09.2023
Število ogledov:1059
Število prenosov:196
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Naslov:Elektroliti na osnovi fluoriranih alkoksiboratov in alkoksialuminatov in njihova uporaba v multivalentnih akumulatorjih
Izvleček:
Magnezijevi in kalcijevi akumulatorji veljajo za obetavne akumulatorje prihodnosti zaradi nizkega redoks potenciala Mg in Ca kovin (–2.37 V oziroma –2.87 V proti SHE), visoke gravimetrične in volumetrične gostote kovinskih anod in pogostosti Mg in Ca v naravi, kar je pomemben dejavnik tako z vidika stroškov kot trajnosti. Glavni izziv predstavlja razvoj ustreznih elektrolitov, ki omogočajo reverzibilno odlaganje/odtapljanje Mg oziroma Ca z visoko Kulonsko učinkovitostjo v širokem napetostnem oknu in so združljivi s kovinsko anodo in katodnimi materiali. V tem delu raziskujemo elektrolite na osnovi fluoriranih alkoksiboratov in alkoksialuminatov za Mg in Ca akumulatorje. V prvem delu preiskujemo različne elektrolite na osnovi Mg alkoksiboratov z različno stopnjo fluoriranja in iščemo povezave med strukturo aniona ter fizikalno-kemijskimi in elektrokemijskimi lastnostmi elektrolita. Izboljšano elektrokemijsko delovanje elektrolita opazimo, ko bor zamenjamo z aluminijem. V drugem delu se raziskave osredotočajo na najsodobnejši MgAlhfip elektrolit, kjer raziskujemo vpliv izbire sinteze MgAlhfip na čistost elektrolita in njegovo elektrokemijsko delovanje. Za izboljšanje čistosti slabše delujočih elektrolitov predstavimo dva pristopa: dodaten korak v postopku sinteze in aditive, ki opravljajo funkcijo čistilcev. Potencial MgAlhfip za praktično uporabo raziskujemo z vidika občutljivosti elektrolita na prisotnost vode. Za posnemanje pogojev v praktičnih aplikacijah učinek aditivov raziskujemo z uporabo kompleksnejših protokolov odlaganja in odtapljanja Mg. V zadnjem delu predstavljamo nov CaAlhfip elektrolit za Ca akumulatorje. Njegove fizikalno-kemijske in elektrokemijske lastnosti primerjamo z referenčnim CaBhfip elektrolitom. Kot ključna težava Ca elektrolitov je identificirana razgradnja topila na kovinski Ca anodi.

Ključne besede:Mg akumulatorji, sinteza, elektroliti na osnovi fluoriranih alkoksiboratov, elektroliti na osnovi fluoriranih alkoksialuminatov, Ca akumulatorji

Podobna dela

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

Nazaj