Ion transport in novel lithium-ion battery electrolytes
Harnessing polymerization-induced phase separation for hybrid systems
Tid: Fr 2024-11-01 kl 10.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/61354274681
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Samuel Emilsson , Ytbehandlingsteknik
Opponent: Professor Claudio Gerbaldi, Politecnico di Torino, Italien
Handledare: Professor Mats Johansson, Fiber- och polymerteknologi, Ytbehandlingsteknik, Wallenberg Wood Science Center, Polymerteknologi, Wallenberg Wood Science Center, Ytbehandlingsteknik; Professor Göran Lindbergh, Tillämpad elektrokemi, Kemiteknik, Wallenberg Wood Science Center, Tillämpad elektrokemi
QC 20241008
Abstract
Litiumjonbatterier har möjliggjort den breda tillgången av hemelektronik och elektromobilitet. En nyckel till utvecklingen av många nästagenerations litiumbaserade batterier är beroende av högpresterande och säkra elektrolyter. Även om vätskebaserade elektrolyter har hög jonledningsförmåga, lider de av stabilitets- och säkerhetsproblem. Samtidigt erbjuder fasta polymerelektrolyter ett säkrare och mer stabilt alternativ, men uppvisar låg jonledningsförmåga. Denna avhandling har fokuserat på att utveckla nya hybrida vätske- och polymerelektrolytsystem.
Den första delen fokuserar på att förstå jontransporten i nya vätskebaserade elektrolyter och oligomerer. Dikarbonatstrukturer med varierande ”spacer” och ändgrupp undersöktes och jämfördes med traditionella karbonatelektrolyter. Dikarbonatelektrolyterna uppvisar hög termisk stabilitet men samtidigt en icke-ideal jontransport med omfattande jonparning. Effekten av molekylvikt (Mn) och ändgrupp på jontransporten i två polymerer med olika kedjestruktur undersöktes också. Studien klargjorde effekten av koordinationsstyrka på den partiella litiumjontransporten. Det visade också att när man ändrade molekylvikten (Mn), förändrades inte jontransportmekanismer.
Den andra delen fokuserar på utvecklingen av hybrida vätske-polymerelektrolyter (HE) med hjälp av polymerisationsinducerad fasseparation (PIPS). Det visades att både monomer- och porogenstrukturen har en betydelsefull påverkan på termomekaniska och elektrokemiska egenskaper hos HE:erna. Slutligen undersöktes användningen av UV-initierad PIPS som en effektiv metod för att tillverka porösa härdplastmembran för att användas som batteriseparatorer. Ett membran med låg jonresistens och lovande battericyklingsprestanda utvecklades. Sammantaget visar denna avhandling att hybrida system har en roll att spela i system där flera egenskaper måste uppfyllas samtidigt och PIPS är ett lovande verktyg för att tillverka sådana material.