OPUS 7 - LMS
„Badania i charakterystyka procesów fizykochemicznych w katodzie C/Li2MnSiO4 pracującej w ogniwie Li-ion”
Celem badań, niniejszego projektu, było określenie procesów fizykochemicznych zachodzących w katodzie C/Li2MnSiO4 (C/LMS), pracującej w ogniwie Li-ion. Podstawowe zrozumienie natury tych procesów jest niezbędne i kluczowe dla wyjaśnienia przyczyn niewystarczającej odwracalności procesu elektrochemicznego w katodzie C/LMS, która znacząco obniża całkowitą sprawność ogniwa.
W toku realizacji projektu udało się osiągnąć jego główny cel, czyli wskazano model procesów fizykochemicznych zachodzących w pracującej katodzie CCL/Li2MnSiO4, które odpowiedzialne są za niepożądaną amorfizację krzemianu litowo-manganowego w trakcie pierwszych cykli ładowania/rozładowania ogniwa. Zaproponowany model, który jest rozwinięciem teoretycznych obliczeń H. Lee opublikowanych w 2014 r., potwierdzono eksperymentalnie przy użyciu zaawansowanych technik badawczych: in-situ XRD, ex-situ XRD oraz ex-situ TEM. Określenie modelu amorfizacji i eksperymentalne potwierdzenie anizotropii tego procesu pozwoliło na zaproponowanie drogi do zahamowania tych niepożądanych zmian strukturalnych. W toku badań udało się scharakteryzować materiał LMS, wskazać optymalną morfologię ziarna, w której ograniczona jest ekspozycja ścian podlegających szybkiej eksfoliacji, określić graniczne zwartość węgla w kompozycie CCL/LMS i zaproponować wydajny sposób formowania tych kompozytów. Dodatkowo, zaproponowano metodykę badań ex-situ TEM, która pozwoliła na bezpośrednią obserwację amorfizacji ziaren materiału. Ponadto, zaprojektowano nową procedurę syntezy dla polikrzemianowych materiałów elektrodowych. Metoda ta pozwala na wydajną i niskoenergetyczną syntezę kompozytów C/LMS.