Bicontinuous Polymer-Liquid Electrolytes
Advancing Laminated Structural Batteries for Balanced Performance
Tid: Ti 2024-12-10 kl 10.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/61737431674
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Lynn Maria Schneider , Teknisk mekanik, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH)
Opponent: Associate Professor Natasha Shirshova, Durham University, England
Handledare: Professor Göran Lindbergh, Tillämpad elektrokemi; Professor Dan Zenkert, Solidmekanik och strukturer
QC 20241113
Abstract
Transportsektorn bidrar i hög grad till utsläppen av växthusgaser, vilket driver på övergången till elfordon. Räckvidden för elfordon är dock begränsad på grund av behovet av tunga batteripaket. Ett sätt att minska denna massa är att använda multifunktionella material, t.ex. laminerade strukturella batterier (SB), som kombinerar strukturell integritet med energilagring. Laminerade SB består av kolfibrer som är inbäddade i en multifunktionell polymermatris, en så kallad strukturell elektrolyt. Här ger kolfibrerna strukturellt stöd, fungerar som elektroder och strömavtagare, medan den strukturella elektrolyten möjliggör jonledning och mekanisk lastöverföring. Denna avhandling undersöker hur varierande strukturella elektrolytsammansättningar och bearbetningsförhållanden påverkar de multifunktionella egenskaperna, med fokus på deras integration i laminerade SB. Forskningen visar effektiviteten hos termiskt initierad polymerisationsinducerad fasseparation, vilket producerar fullcellslaminerade SB med bikontinuerliga polymer-vätskeelektrolyter (strukturella elektrolyter). Dessa elektrolyter har olika morfologier som påverkar jonledningsförmågan och styvheten, vilket ger säkrare och mer miljöanpassade formuleringar med adekvat strukturell elektrodprestanda. Långtidsstudier visar att formuleringen av den strukturella elektrolyten påverkar den strukturella elektrodens prestanda och hur vidhäftningen mellan fiber och matris påverkas vid upprepad laddning/urladdning. Slutligen presenteras ett strukturellt batteri baserat på kolfiber i båda elektorderna som uppvisar en utmärktbalans mellan energitäthet och mekanisk prestanda. Detta arbete lägger grunden för framtida framsteg inom SB-tekniken och identifierar utmaningar ochmöjligheter för att förbättra multifunktionella egenskaper.