Index of /rozprawy2/11098

Ceramiczne elektrolity o strukturze granatu z grupy

Wzrost zapotrzebowania na urządzenia elektrochemiczne, magazynujące energię dla przenośnej elektroniki oraz zastosowań w większej skali, pociąga za sobą konieczność rozwoju stosowanych technologii zarówno pod kątem uzyskiwanych pojemności i gęstości energii, jak również bezpieczeństwa ich stosowania. Jedną z koncepcji dających nadzieję na rozwiązanie obu problemów są ogniwa oparte na technologii All-Solid- State. Zastąpienie ciekłych, bezwodnych elektrolitów stałymi materiałami tlenkowymi o strukturze granatu skutkuje diametralnym wzrostem bezpieczeństwa oraz stwarza możliwość poszukiwania materiałów katodowych o potencjale elektrochemicznym w zakresie dotychczas niedostępnym dla tradycyjnych technologii. W ramach pracy doktorskiej przeprowadzono badania nad elektrolitami stałymi z grupy Li7La3Zr2O12, mające

na celu optymalizację ich właściwości fizykochemicznych oraz zwiększenie możliwości aplikacyjnych. Część teoretyczna niniejszej pracy składa się z 3 rozdziałów, opisujących: podstawy zjawiska przewodzenia jonowego w ciałach stałych (1), typowe przewodniki jonów litu (2) oraz dotychczasowy stan wiedzy na temat materiałów o strukturze granatu (3). W skład części doświadczalnej wchodzą kolejno rozdziały opisujące: metodykę badań (4), opracowanie procedury syntezy i opisu właściwości fizykochemicznych materiału wyjściowego (5), wpływ podstawień wybranymi pierwiastkami na właściwości fizykochemiczne (6), przebieg optymalizacji jednoetapowej syntezy w fazie stałej (7), opracowanie procesów otrzymywania membran metodami odlewania folii oraz pulsed laser

deposition (8), próby konstrukcji ogniw na bazie badanego elektrolitu (9). Praca

Li

La

Zr

O

garnet-type ceramic electrolytes for All- Solid-State

Batteries

Due to increased energy requirements, capacity and safety of energy storage systems become major priorities. Particularly, Li-ion batteries, containing highly flammable liquid, gel or polymer electrolytes, need improvements, and therefore new non-flammable electrolyte membranes are sought. All-solid-state batteries built using the solid electrolytes exhibit excellent properties, including high power and high energy densities, as well as far greater safety. Garnet-structured materials from Li7La3Zr2O12 group seem to be especially attractive,

due to their extraordinarily wide electrochemical window and high ionic conductivity. The thesis concerns determination and optimization of physicochemical properties of garnet electrolytes. This theoretical part of the thesis consists of three chapters, describing respectively: the process of ionic conductivity in solids (1), most known ionic conductors (2) and current state of knowledge about garnet-structured lithium conductors (3). The experimental part includes six chapters describing: methodology (4), development of the synthesis process and researching of physicochemical properties of pristine material (5), influence of doping by various elements on physicochemical properties (6), optimization of one-step solid-state synthesis (7), development of the synthesis process by tape-casting method and pulsed laser deposition (8), construction of Li-ion batteries based on obtained electrolytes.