Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design and assembly of a setup for preparation of polymer electrolytes by hot-pressing method

Wojciech Jan Sawicki

Abstract

A laboratory setup for preparation of polymer electrolytes by hot-pressing method was designed, assembled and tested. Polymer electrolytes represent an important group of materials from the viewpoint of application, because they are used as Li-Ion conductors in rechargeable cells. The hot-pressing method is an alternative way in comparison to other methods, especially in respect to the time-consuming solvent-casting method. The setup was designed basing on analysis of commercially available products. The hot press allows for preparation of polymer electrolytes in the shape of discs with a diameter of up to 60 mm and thickness of less than 1 mm. The electrolytes are formed by pressing and heating previously prepared powder. The main element of the setup is an oil press equipped with hot plates, allowing for reaching a maximum pressure of 200 bar and a maximum temperature of 270°C. The pressure system includes a gastight feedthrough, thanks to which the elements used for operating the press (heater supply and pump) could be placed outside the glovebox with a protective atmosphere, while the press can be placed inside the box. The temperature is regulated by the heater supply voltage. The engineering thesis presents the method of temperature calibration and approximates the T(U) dependence by using the polynomial function. The tests of the setup were carried out in the air using polymer with low sensitivity to moisture. The results showed that the system allows for obtaining films with the appearance and electrical properties comparable to the properties of films obtained by casting from solution. However, the hot pressing process is many times faster and brings reproducible results. The samples obtained by this method exhibit higher values of ionic conductivity, which is convenient for application as a solid electrolyte. The studies were carried out in the Solid State Ionics Division, Faculty of Physics, Warsaw University of Technology.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Wojciech Jan Sawicki (FP) Wojciech Jan Sawicki,, Faculty of Physics (FP)
Title in Polish
Zaprojektowanie i wykonanie stanowiska do otrzymywania elektrolitów polimerowych metodą prasowania na gorąco (hotpressing)
Supervisor
Michał Marzantowicz (FP/SSID) Michał Marzantowicz,, Solid State Ionics Division (FP/SSID)Faculty of Physics (FP)
Certifying unit
Faculty of Physics (FP)
Affiliation unit
Solid State Ionics Division (FP/SSID)
Study subject / specialization
, Fizyka Techniczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
17-12-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Wioleta Ślubowska (FP/SSID) Wioleta Ślubowska,, Solid State Ionics Division (FP/SSID)Faculty of Physics (FP) Michał Marzantowicz (FP/SSID) Michał Marzantowicz,, Solid State Ionics Division (FP/SSID)Faculty of Physics (FP)
Keywords in Polish
elektrolity polimerowe, prasowanie na gorąco, membrany polimerowe, stanowiska do otrzymywania elektrolitów polimerowych, techniki otrzymywania membran polimerowych
Keywords in English
polymer electrolyte, hot-pressing, polymer membranes, setup for preparation of polymer electrolytes, technology preparations of polymer membranes
Abstract in Polish
W ramach pracy zaprojektowano, wykonano i przetestowano stanowisko laboratoryjne służące do otrzymywania elektrolitów polimerowych metodą prasowania na gorąco. Elektrolity polimerowe stanowią grupę materiałów ważnych z aplikacyjnego punktu widzenia, ponieważ są wykorzystywane jako przewodnik jonów litu w ogniwach wielokrotnego ładowania. Metoda prasowania na gorąco stanowi alternatywę w stosunku do innych metod otrzymywania tych materiałów, w szczególności do czasochłonnej metody odlewania folii z roztworu poprzez odparowanie rozpuszczalnika Projekt stanowiska przygotowano w oparciu o analizę rozwiązań stosowanych komercyjnie. Stanowisko umożliwia otrzymywanie cienkich folii polimerowych, w postaci dysków o średnicy do 60 mm oraz grubości poniżej 1 mm. Formowanie elektrolitów odbywa się poprzez prasowanie i podgrzewanie przygotowanego wcześniej proszku. Główny element stanowiska stanowi prasa olejowa, wyposażona w podgrzewane szczęki pozwalające na uzyskanie ciśnienia maksymalnego 200 barów oraz temperatury maksymalnej 270°C. Układ ciśnieniowy prasy wyposażono w przepust gazoszczelny, dzięki czemu elementy służące do obsługi prasy (zasilanie grzałek i pompa) zostały przystosowane do umieszczenia na zewnątrz komory rękawicowej z atmosferą ochronną, podczas gdy pompa może zostać umieszczona wewnątrz komory. Regulacja temperatury odbywa się poprzez nastawianie odpowiedniej wartości napięcia zasilającego grzałki. W pracy przedstawiono metodę kalibracji temperatury i aproksymowano otrzymaną zależność T(U) funkcją wielomianową. Testy działania stanowiska przeprowadzone w powietrzu na próbkach polimeru mało wrażliwego na wilgoć wykazały, że układ pozwala otrzymywać folie o wyglądzie i właściwościach elektrycznych porównywalnych do właściwości folii uzyskiwanych metodą odlewania z roztworu. Proces prasowania na gorąco jest jednak wielokrotnie szybszy i daje powtarzalne rezultaty, a wytwarzane próbki mają nieco wyższą przewodność jonową, co jest korzystne dla ich zastosowania jako elektrolit. Pracę wykonano w Zakładzie Joniki Ciała Stałego Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej.
File
  • File: 1
    Praca_dyplomowa.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 27257

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT88a1adb7b3c249f180345f8b6d844df2/
URN
urn:pw-repo:WUT88a1adb7b3c249f180345f8b6d844df2

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page