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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-322706 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Abraham, Saron |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds