Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Research on antimony compounds for application in sodium ion batteries

Aleksandra Elwira Grzelak

Abstract

Introduction: Currently the most commonly used batteries are lithium ion batteries. According to steadily decreasing lithium resources it’s necessary to find a lithium substitute. Recently, development of Na-ion batteries has attracted wide attention. A battery that uses Na ions instead of Li ions is attractive because it could potentially be much cheaper and safer, it is more environmentally benign. Furthermore, sodium has similar redox potential to lithium. Na-ion batteries have a working mechanism similar to that of Li ion batteries. Unfortunately there are the lots of differences between those two particles as radius, melting point, atomic weight. This makes it difficult to find a suitable host material to accommodate Na ions and allow reversible and rapid ion insertion and extraction. The aim of work was obtaining anodes materials which contains antimony compounds for application in sodium-ion batteries using a microwave plasma chemical vapor deposition method and tape casting method. Materials were analyzed by Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy, X-ray diffraction. Electrochemical tests were performed, to check the capacity and stability of cycling. Results and Discussion: Sb/C electrodes were synthesized by a Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition, and the Tape Casting method. Raman spectroscopy and SEM analyses confirmed that antimony compounds are well distributed on copper foil. Was proofed that used in research precursor triphenyloantimony is able to deposition on copper foil. When material was applied as the anode material in Na-ion batteries, this material exhibited a high reversible sodium storage capacity and a good cycling performance.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Aleksandra Elwira Grzelak (FC) Aleksandra Elwira Grzelak,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Badania związków antymonu jako materiałów elektrodowych do baterii sodowo jonowych
Supervisor
Marek Marcinek (FC/CofIC) Marek Marcinek,, Chair Of Inorganic Chemistry (FC/CofIC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Inorganic Chemistry And Solid State Technology (FC/CofIC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Marek Marcinek (FC/CofIC) Marek Marcinek,, Chair Of Inorganic Chemistry (FC/CofIC)Faculty of Chemistry (FC) Aneta Pobudkowska-Mirecka (FC/DPC) Aneta Pobudkowska-Mirecka,, Department Of Physical Chemistry (FC/DPC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
Baterie sodowo jonowe, anody, MPCVD, Tape Casting
Keywords in English
Sodium ion batteries, anodes, MPCVD, Tape Casting
Abstract in Polish
Wprowadzenie Obecnie najczęściej używane są baterie litowo jonowe. Jest to powodem zmniejszania się światowych zasobów litu, niezbędne jest znalezienie substytutu. W ostatnim czasie szerokie zainteresowanie zyskał sód. Baterie, w których użyłoby się sodu zamiast litu są atrakcyjne z wielu powodów. Byłyby wielokrotnie tańsze i bezpieczniejsze oraz bardziej przyjazne środowisku w porównaniu do baterii litowych. Co więcej, sód ma zbliżony potencjał redoks do litu. Mechanizm ładowania-rozładowania baterii sodowo jonowych jest zbliżony mechanizmu zachodzącego w bateriach litowych. Niestety mimo wielu podobieństw, pomiędzy tymi pierwiastkami jest również kilka różnic takich jak: promień kationowy, punkt topnienia, masa atomowa. Utrudnia to znalezienie odpowiedniego materiału, na którym w sposób odwracalny jony sody mogłyby się szybko wbudowywać. Celem pracy było otrzymanie materiałów anodowych zawierających związku antymonu do zastosowania w bateriach sodowo jonowych za pomocą dwóch metod: chemicznego osadzanie za pomocą plazmy pod zmniejszonym ciśnieniem (MPCVD) oraz techniki wytwarzania cienkich warstw (TC). Materiały zostały zbadane za pomocą spektroskopii ramanowskiej, skaningowej mikroskopii elektronowej, dyfraktometrii rentgenowskiej. Wykonano testy elektrochemiczne w celu sprawdzenia pojemności oraz stabilności elektrod. Wyniki i dyskusja W toku badań otrzymano elektrody ujemne zawierające związki antymonu oraz innych pierwiastków do baterii sodowo- jonowych przy zastosowaniu chemicznego osadzania za pomocą plazmy pod zmniejszonym ciśnieniem oraz za pomocą techniki wytwarzania cienkich warstw. Badania spektroskopią ramanowską i skaningową mikroskopią elektronową z przystawką EDX, potwierdziły skład i budowę. Wykazano dużą pojemność oraz stabilność cyklu pracy elektrod SbC wykonanych techniką chemicznego osadzania za pomocą plazmy oraz techniką wytwarzania cienkich warstw. W obydwu przypadkach pojemność elektrochemiczna wynosiła ponad 400 mAhg-1.
File
  • File: 1
    A.E. Grzelak 31012016.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8431

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT393f4ef8decf4dafbcaffc464b05b1b4/
URN
urn:pw-repo:WUT393f4ef8decf4dafbcaffc464b05b1b4

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page