Elektrokemijske metode za određivanje stanja napunjenosti Li-polimer galvanskih članaka

undergraduate thesis

• Title (english): Electrochemical methods in the determination of state-of-charge of Li-polymer batteries
• Author: Nika Bilić
• Mentor: Zoran Mandić (mentor)
• Committee member: Zoran Mandić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Committee member: Stjepan Milardović (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2021-07-07, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

Elektrokemijskim metodama određene su značajke i opisano je stanje litij-polimer galvanskog članaka, modela LP402030/190 mAh, te je članak ubrzano degradiran, pa je snimljeno njegovo novo stanje nakon degradacije. Degradacija članka mijenja njegova svojstva te bitno utječe na mogućnost obavljanja rada članka. Stanje napunjenosti (SoC) i stanje zdravlja (SoH) glavni su pokazatelji stanja članka. Cilj rada je bio upoznati karakteristike litij-polimer galvanskog članka te ustanoviti uzroke degradacijskih procesa te na temelju dobivenih rezultata predvidjeti životni vijek članka. Elektrokemijske metode, kojima se može utvrditi stanje članka prije i poslije degradacije, koje su korištene u ovom radu su elektrokemijska impedancijska spektroskopija, punjenje i pražnjenje konstantnom strujom te konstrukcija Ragoneovog grafa i kulometrija visoke preciznosti. Elektrokemijska impedancijska spektroskopija je pokazala odstupanje na grafu pomakom krivulje impedancijskog spektra nakon degradacije. Na Ragoneovom grafu su uspoređene krivulje veće energije kod novog članka i manje energije kod degradiranog članka. Kulonska učinkovitost se smanjila nakon degradacije. Pretpostavlja se da su najčešći uzroci degradacije članka SEI sloj i njegov rast, procesi vezani uz kinetiku elektrona i otpor difuziji iona. Stanje zdravlja (SoH) članka smanjuje se s porastom otpora u članku i s većim stupnjem degradacije, a time se smanjuje životni vijek članka.

Abstract (english)

Electrochemical methods were used to describe features and the state of lithiumpolymer galvanic cell, model LP402030/190 mAh, followed by rapid degradation of the cell and after degradation the new state of cell was determined. The performance of the cell was to the great extent affected by the degradation processes. State of charge (SoC) and state of health (SoC) are main indicators of cell's condition. Purpose of this thesis was to determine the characteristics of lithium-polymer galvanic cell, to detect the causes of degradation processes and to predict its cycle life based on presented results and battery's state of charge. Electrochemical methods which were used to determine cell's state before and after the degradation in this thesis are electrochemical impedance spectroscopy, construction of the Ragone plot and high precision coulometry. Electrochemical impedance spectroscopy showed deviation of the impedance curve on its plot after degradation. Two curves, higher energy curve (new cell) and lower energy curve (degraded cell), are compared on Ragone plot. Coulombic efficiency decreased after degradation. It is assumed that the most common causes of degradation are solid electrolyte interphase and its growth, processes regarding charge transfer kinetics and resistance to diffusion of ions. State of health (SoH) of galvanic cell is significantly affected by the degradation process.

• Keywords: litij-polimer galvanski članak; litij-ionski galvanski članak; stanje napunjenosti; elektrokemijska impedancijska spektroskopija; Ragoneov graf; kulonska učinkovitost
• Keywords (english): lithium-polymer galvanic cell; lithium-ion galvanic cell; state of charge; electrochemical impedance spectroscopy; Ragone plot; coulombic efficiency
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:716932
• Study programme: Title: Chemical Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-03-23 09:39:37