1 |
High entropy oxide electrodes with ionic liquid electrolyte / Högentropioxidelektroder med jonisk vätskaelektrolytAbraham, Saron January 2022 (has links)
Metal-based high entropy oxides are considered promising electrode materials for use in Li- ion batteries. In this work, the most widely studied high entropy oxide Mg0.2Ni0.2Cu0.2Co0.2Zn0.2O (M-HEO) with rock salt structure was successfully synthesized by Modified Pechini synthesis, characterized by X-ray diffraction analysis, and investigated as anode active material (negative electrode) in a coin cell. M-HEO has the concept of entropy stabilisation of crystal structure in oxide system with the configurational entropy value of 1,6R which confirmed that M-HEO classified as high entropy oxide. To test the electrochemical performance, full cells comprising M-HEO as anode, lithium manganese oxide (LMO) as cathode together with ionic liquid electrolyte were assembled to explore their potential for practical applications. The electrochemical cycling performance was studied by two electrochemical experiments which are three-electrode cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge. The cyclic voltammetry measurement was used to determine the behaviour of the system such as potential window and scan rate, while galvanostatic charge/discharge was used to determine the performance of the battery over time by applying constant current. The results demonstrate that high entropy oxide possess a stable structure. This points out the direction for the preparation of M-HEOs with stable structure and excellent performance and provides a promising candidate for anode materials for LIBs. / Metallbaserade högentropioxider anses vara lämpliga för användning av elektrodmaterial för litium-jon batterier. I detta arbete syntetiserades den första högentropioxiden Mg0.2Ni0.2Cu0.2Co0.2Zn0.2O (M-HEO) som har stensaltstruktur genom Modifierad Pechini- syntesmetod, karakteriserad av röntgendiffraktionsanalys och undersöktes som aktivt material i den negativa elektroden. M-HEO har konceptet av entropistabilisering av kristallstrukturen i oxidsystem som har det konfigurerade entropivärdet av 1,6R. Detta bekräftade att M-HEO klassificerades som högentropioxid. För att testa den elektrokemiska prestandan, användes fullceller bestående av M-HEO som anod, litiummanganoxid (LMO) som katod tillsammans med jonisk flytande elektrolyt. Detta gjordes för att undersöka M-HEO potentiella praktiska tillämpningar. Den elektrokemiska cyklingsprestandan studerades genom två elektrokemiska experiment, cyklisk voltammetri med tre-elektroder och galvanostatisk laddning/urladdning med knapp-celler. Den cykliska voltammetri mätningen användes för att bestämma vart i systemet sker redox reaktion för att sedan kunna identifiera på vilka potentialintervall samt skanningshastighet, medan galvanostatisk laddning/urladdning användes för att bestämma batteriets prestanda över tid genom att applicera konstant ström. Resultaten visar sig att hög entropi oxider har en stabil stensaltstruktur. Detta bidrar till att M-HEO som har en stabil struktur kan vara ett lämpligt anodmaterial i litium-jon batterier.
|
2 |
Electrochemical Behavior of the High Entropy Oxide (Mg,Co,Ni,Zn)1-xLixO (x=0,35) / Elektrokemiska Beteenden hos högentropioxiden (Mg,Co,Ni,Zn)1-xLixO (x=0,35)Sandström Kinnane, Rasmus January 2022 (has links)
Today's society is currently developing lithium-ion batteries to eventually replace the use of fossil fuels. High entropy oxides is a new type of material to use as an anode in the lithium-ion battery. These high entropy oxides may consist of a few different transition metals including lithium and oxygen. In this report was (MgCoNiZn)1-xLixO synthesized with a method called Pechini with a molar fraction of x=0.35. This study compares the results from a reference study that has shown the potential of the electrochemical characteristics of (MgCoNiZn)1-xLixO for application as anode in a lithium-ion battery. The synthesis starts with a heating step to remove all the organics in the composition. The powder consists of several structures and, therefore goes through a calcination step to dissolve all of the intermediate phases into the rock-salt structure. The structure of the powder had a lattice constant of 4,138Å. The powder was made into a slurry containing Carbon black, PVDF and NMP to later get coated by a Dr. Blade. After drying the coating the cell was then assembled with lithium as metal cathode and 1M LiPF6 in 1:1 EC/DMC as electrolyte. After the cell was assembled it, went through electrochemical properties test using a potentiostat and the cell being inside a in a climate chamber at 25°C. 7 cycles were done to plot a cyclic voltammetry graph as well as a discharge-charge test was performed. The cyclic voltammetry and discharge-charge test was run with a voltage range of 0,053 V. The discharge-charge test was run at a current density of 100 mA/g and a constant current of 42,68 mA. / Dagens samhälle genomgår en stor utveckling av litium-jon batterier för att kunna ersätta användningen av fossila bränslen. Höga entropi oxider är ny typ av material som används som anod material för litiumjonbatterier. Dessa höga entropi oxider kan bestå av en rad olika övergångsmetaller inklusive litium och syre i sammansättningen. I den här rapporten var (MgCoNiZn)1-xLixO syntetiserad med en metod som heter Pechini med ett molbråk på x=0,35. En studie har visat potentialen i dem elektrokemiska beetenden av (MgCoNiZn)1-xLixO till applicering som en anode i ett litiumjon batteri. Syntetiseringen började med ett uppvärmningsteg för att bränna bort alla organiska föreningar. Resulterade pulvret bestod av olika strukturer, och till ett kalcinerings steg för att lösa upp mellanfaserna till NaCL-struktur. Strukturen på pulvret hade en gitter constant på 4,138 Å. Pulvret gjordes till en slurry som innehåller amorft kol, PVDF och NMP för att sedan belägga elektroden med en Dr.Blade. Efter beläggningen har fått torka monterades cellen med litium som katod och 1M LiPF6 in 1:1 EC/DMC som elektrolyt. Tester utfördes på cellen med hjälp av en potentiostat medans cellen var förvaren i en klimatkammare i 25°C. 7 stycken cykler kördes för att plotta en cyklisk voltametri graf samt en urladdning-laddning prov utfördes. Cykliska voltametrin och urladdning-laddnings prov utfördes med ett spänningsintervall på 0,05-3,0V. Urladdning-laddnings provet hade en strömtäthet på 100 mA/g och en konstant ström på 42,68 mA.
|
Page generated in 0.0992 seconds