Silicijeve nano-čestice kao anodni materijali u litij-ionskim galvanskim člancima

završni rad

• Naslov (engleski): Silicon nano-particles as anodic materials in lithium-ion batteries
• Autor: Fran Hrlić
• Mentor: Zoran Mandić (mentor)
• Član povjerenstva: Zoran Mandić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Lidija Furač (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Vladimir Dananić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2022-09-07, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo

Sažetak

U ovom radu ispitivana su elektrokemijska svojstva nanostrukturiranog silicija sa stajališta primjene kao anodnih materijala za litijske galvanske članke. Aktivne elektrode priređene su kao smjese nanstruktiranog silicija s nanostrukturiranim grafitom i acetilenskim crnilom različitih omjera. Elektrode su testirane metodom cikličke voltametrije i punjenjem/pražnjenjem članka konstantnom strujom. Dobiveni rezultati pokazuju da prisutnost nanostrukturiranog silicija znatno povećava specifični kapacitet postignut tijekom prvog ciklusa pražnjenja članka, ali i da dolazi do znatnog pada istog već u drugom ciklusu pražnjenja. Nadalje, uočeno je da prisutnost nanografita povećava stupanj reverzibilnosti reakcije članka te da odsutnost acetilenskog crnila rezultira vrlo niskim vrijednostima dostignutih struja. Iz dobivenih rezultata zaključuje se da je smjesa nanosilicij/nanografit dostigla najmanje vrijednosti struja te da pokazuje najveći stupanj ireverzibilnosti reakcije. S druge strane, smjesa nanosilicij/acetilensko crnilo dostigla je najveće vrijednosti struja, ali i visok stupanj ireverzibilnosti reakcije, dok je smjesa nanosilicij/nanografit/acetilensko crnilo pokazala najveći stupanj reverzibilnosti reakcije članka, što je svakako neophodna karakteristika suvremenih litij-ionskih članaka.

Sažetak (engleski)

In this work, electrochemical properties of nanostructured silicon were studied for the potential application as anode material for litihium batteries. The electrodes were repared as mixtures of nanostructured silicon with the nanostructured graphite and carbon black in different ratios. Cyclic voltammetry and galvanostatic charging/discharging were used for probing the electrode reactions. The obtained results show that the presence of nanosilicon significantly increases the specific capacity achieved during the first cycle of battery discharge, but also that there is a significant drop in the same during the second cycle of battery discharge. Furthermore, it was detected that the presence of nanographite increases the degree of reversibility of the cell reaction and that the absence of carbon black results in very low values of the reached currents. From the obtained results, it can be concluded that the nanosilicon/nanographite mixture reached the lowest values of currents and that it shows the highest degree of irreversibility of the cell reaction. On the other hand, the nanosilicon/carbon black mixture reached the highest current values, but also a high degree of irreversibility of the cell reaction, while the nanosilicon/nanographite/carbon black mixture showed the highest degree of reversibility of the cell reaction, which is certainly a necessary characteristic of modern lithium-ion batteries.

• Ključne riječi: galvanski članak; litij-ionski galvanski članak; ciklički voltamogrami; krivulje punjenja/pražnjenja; specifični kapacitet; energija; reverzibilnost; nanosilicij; nanografit; interkalacija; legiranje
• Ključne riječi (engleski): battery; lithium-ion battery; cyclic voltamogram; charge/discharge curves; specific capacity; energy; reversibility; nanosilicon; nanographite; intercalation; alloying
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:282588
• Studijski program: Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Smjer: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: preddiplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) primijenjene kemije (univ. bacc. appl. chem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Pristup korisnicima matične ustanove
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-03-01 10:01:39