Materiały katodowe na bazie żelaza dla ogniw Na-ion
Ogniwa Na-ion są obecnie obiecującą alternatywą dla ogniw Li-ion w aspekcie ekonomicznym i ekologicznym. Idealnymi katodami dla ogniw Na-ion są materiały bazujące na szeroko dostępnym i nietoksycznym żelazie. Mogą być one stosowane w dwóch wariantach: tlenki warstwowe o wysokiej pojemności oraz związki polianionowe osiągające wysokie wartości napięcia. Cel pracy ma zarówno charakter poznawczy i obejmuje badania podstawowe procesów elektrodowych zachodzących w ogniwach Na-ion oraz charakter aplikacyjny i obejmuje opracowanie użytkowych ogniw Na-ion. Praca została podzielona na dwie części. W części teoretycznej umieszczono wprowadzenie do tematyki systemów magazynowania energii w szczególności ogniw elektrochemicznych. Opisano dostępne alternatywne technologie dla ogniw Li-ion ze zwróceniem uwagi na walory i mechanizm pracy ogniw Na-ion (1). Zaprezentowano dotychczasowy stan wiedzy na temat materiałów elektrodowych dla ogniw Na-ion (2) oraz omówiono wyróżniające się materiały na bazie żelaza (3). W skład części doświadczalnej wchodzą trzy rozdziały opisujące: metodykę badań (4), właściwości fizyko- i elektrochemiczne oraz analizę procesów elektrodowych tlenków warstwowych NaFeyCo1-yO2 (5) oraz badania nad materiałami Na2+2yM2-y(SO4)3 (M= Fe, Mn, Ni) otrzymanymi metodą w fazie stałej oraz poprzez syntezę w medium wodnym (6).
In economic and ecological terms Na-ion batteries are now a promising alternative to Li-ion. The ideal cathodes for Na-ion cells are materials based on abundant and non-toxic iron. They can be used in two variants: layered oxides with high capacity and polyanionic compounds that achieve high voltage values. The aim of the work have cognitive character includes an understanding of electrode processes taking place in Na-ion cells and application character includes development of Na-ion batteries. The work has been divided into two parts. The theoretical part presents an introduction to the subject of energy storage systems, in particular electrochemical cells. Available alternative technologies for Li-ion cells are described, paying special attention to the advantages and mechanism of Na-ion cells (1). The current state of knowledge on electrode materials for Na-ion cells (2) has been presented, as well as outstanding iron-based materials (3). The experimental part consists of three chapters describing: methodology (4), physical- and electrochemical properties and analysis of electrode processes of NaFeyCo1-yO2 layered oxides (5) and research on Na2+2yM2-y(SO4)3 (M= Fe, Mn, Ni) materials obtained by the solid state method and by synthesis in an aqueous medium (6).
