Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Synthesis of new polymer matrix for use in lithium electrolytes

Sylwia Bogucka

Abstract

Currently, the most widely used chemical current sources are lithium-ion batteries, which effectively replaced the nickel-metal hydride batteries and nickel-cadmium batteries.[1] They are used for energy storage in many portable devices such as mobile phones, laptops and cameras. Low lithium reserves, currently estimated at 13.5 million tones [2], high price and the rapid growth of interest in large scale batteries for applications such as electric cars or storage of energy from renewable sources will accelerate the search for new types of batteries. A promising alternative to the currently used lithium-ion batteries seem to be their analogues – sodium-ion batteries. This work is devoted to the development of method of the synthesis of new borate salts for use in batteries as the electrolyte. The aim is to develop allyl monomer to obtain polyelectrolyte by radical copolymerization with SO2. The first step of this study was the selection of the optimum conditions for synthesis of the tetraalkoxyborate sodium salts using appropriate mono methyl ethers of oligooxyethylene glycols, sodium and trialkoxy boron derivatives according to the equations. Spectral analysis FTIR, 1H NMR and 11B NMR of the compounds obtained shows almost complete conversion of the substrate to form a tetraalkoxyborate sodium salts where the coordination number of boron equals IV. Applied 10% excess of sodium over trialkoxy boron derivatives proved insufficient to in the reaction product there was also an undesirable. The second step was the introduction of an allyl substituent using prop-2-en-1-olate of sodium to trialkoxy boron derivative according to the reactions Based on the the spectrum analysis FTIR, 1H NMR and 11B NMR of the compounds obtained, it was found that the obtained trialkoxy(allyloxy)borate sodium salts, which is the coordination number of boron equals IV. The next step was to carry out the polymerization reaction of the obtained trialkoxy(allyloxy)borate sodium salts using sulfur dioxide. Copolymerization initiator was tert-butyl hydroperoxide (WTB). The reaction proceeded according to the equations Spectral analysis FTIR, 1H NMR and 11B NMR, which have undergone the reaction products showed that the copolymerization failed. This system requires further studies on the selection of polymerization conditions, characterized by low values of the ceiling temperature (Tc) due to the reversibility of the addition reaction.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Sylwia Bogucka Sylwia Bogucka,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Otrzymanie nowej matrycy polimerowej do zastosowania w elektrolitach litowych
Supervisor
Ewa Zygadło-Monikowska (FC/CPCT) Ewa Zygadło-Monikowska,, Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
05-02-2016
Issue date (year)
2016
Keywords in Polish
x
Keywords in English
x
Abstract in Polish
Obecnie najczęściej używanym chemicznym źródłem prądu są baterie litowo-jonowe, które skutecznie zastąpiły akumulatory niklowo-wodorkowe i niklowo-kadmowe.[1] Stosowane są do magazynowania energii w wielu urządzeniach przenośnych, takich jak telefony komórkowe, laptopy czy aparaty fotograficzne. Niewielkie światowe zasoby litu, szacowane obecnie na 13,5 mln ton [2], wysoka cena oraz szybki wzrost zainteresowania bateriami do zastosowań wielkoskalowych, takich jak samochody elektryczne czy magazynowanie energii ze źródeł odnawialnych, powoduje przyspieszenie poszukiwań nowych rodzajów baterii. Obiecującą alternatywą dla obecnie używanych akumulatorów litowo-jonowych wydają się być ich analogi – akumulatory sodowo-jonowe. Niniejsza praca poświęcona jest opracowaniu metody syntezy nowych soli boranowych do wykorzystania w akumulatorach jako elektrolit. Celem jest opracowanie monomeru allilowego do otrzymania polielektrolitu w reakcji kopolimeryzacji rodnikowej z SO2. Pierwszym etapem niniejszej pracy był dobór optymalnych warunków syntezy soli tetraalkoksyboranowych sodu przy użyciu odpowiednich monoeterów metylowych glikoli oligooksyetylenowych, sodu oraz trójalkoksy pochodnych boru zgodnie z równaniami. Analiza spektralna FTIR, 1H NMR oraz 11B NMR otrzymanych związków wskazuje na niemal całkowite przereagowanie substratów z utworzeniem soli tetralkoksyboranowych sodu, w których liczba koordynacyjna boru wynosi IV. Zastosowany 10% nadmiar sodu, w stosunku do trójalkoksy pochodnych boru, okazał się niewystarczający do całkowitego przereagowania substratu. Drugim etapem było wprowadzenie podstawnika alliloksy za pomocą prop-2-en-1-olanu sodu do trójalkoksy pochodnej boru zgodnie z reakcjami. W oparciu o wykonaną analizę spektralną FTIR, 1H NMR oraz 11B NMR otrzymanych związków stwierdzono, że uzyskano trójalkoksy(alliloksy)boranowe sole sodu, w których liczba koordynacyjna boru wynosi IV. Kolejnym etapem było przeprowadzenie reakcji kopolimeryzacji otrzymanych trójalkoksy(alliloksy)boranowych soli sodu z dwutlenkiem siarki. Inicjatorem kopolimeryzacji był wodoronadtlenek tert-butylu (WTB). Reakcja przebiegała według równań. Analiza spektralna FTIR, 1H NMR oraz 11B NMR, którym zostały poddane produkty reakcji wykazała, że reakcja kopolimeryzacji się nie powiodła. Układ ten wymaga dalszych badań nad doborem warunków kopolimeryzacji, chrakteryzującej się niskimi wartościami temperatury sufitowej (Tc) z uwagi na odwracalność reakcji addycji.
File
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT50c0b789ef67445396468bd5ecc75fd1/
URN
urn:pw-repo:WUT50c0b789ef67445396468bd5ecc75fd1

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page