Studies

 

LT - Naujų suderinamų elektrolitų/elektrodų sistemų tinkamų ateinančios kartos tvarioms Li-, Na- ir Zn-jonų baterijoms paieška, charakterizavimas ir optimizacija 

 

Naujų energijos konversijos technologijų ir sistemų paieška šiuo metu yra viena aktualiausių mokslo ir inžinerijos šakų. Elektrocheminiai prietaisai tokie kaip kuro elementai, elektrolizeriai, CO2 konverteriai ir baterijos yra ypač patrauklūs dėl savo energetinio našumo kuris yra neparibotas terminių ciklų, selektyvumo ir galimybės nesunkiai keisti sistemos mastą. Įvairios metalų jonų įterpimo baterijos šiuo metu kelia ypač didžiulį mokslinį susidomėjimą ir šios pramonės intensyvų vystamasi.

Šios temos pagrindinis tikslas vystyti naujas suderinamas elektrolito/elektrodų sistemas skirtas naujos kartos tvarioms jonų įterpimo baterijoms. Dauguma šiuo metu plačiau naudojamų elektrodų medžiagų vis dar remiasi gana retų ir sudėtingai išgaunamų metalų tokių kaip kobaltas panaudojimu. Todėl ypač intensyviai ieškoma medžiagų kurios būtų kur kas lengviau prieinamos, nesunkiai perdirbamos ir nepavojingos utilizuoti. Šiuo metu pasaulyje ir mūsų grupėje ypač tiriami įvairūs paplitusiais metalais (Mn, V, Ti) paremti karkasiniai fosfatai ir oksidai. Kita ypač svarbi kiekvieno baterijos elemento dalis yra naudojamas elektrolito tirpalas. Šiuo metu ypač paplitę įvairūs organiniais tirpikliais paremti tirpalai kurie paprastai yra brangūs, toksiški, degūs ir sunkiai perdirbami. Vienas iš šio darbo tikslų būtų tęsti įvairių vandeninių ir hibridinių elektrolitų paiešką kurie remtųsi nebrangiomis ir nepavojingomis medžiagomis (paprastos druskos, gilieji eutektiniai tirpikliai ir pan) ir kurie būtų suderinami su tinkamomis elektrodų medžiagomis t.y. turėtų sumažintą vandens aktyvumas. Tai praplečia tokių sistemų veikimo ribas (elektrocheminį langą, sumažina medžiagų degradaciją, tirpumą, koroziją).

 

 

The search for new energy conversion systems and technologies is one of the key issues in modern science and engineering. Electrochemical devices such as fuel cells, electrolysers, CO2 converters and batteries are particularly attractive due to their high energy efficiency, unlimited by thermal cycles, unique selectivity and scalability. Various metal ion insertion batteries are currently attracting a lot of research interest and undergoing intense industrial development.

The main objective of this project is to develop new compatible electrolyte/electrode systems for the next generation of sustainable ion insertion batteries. Most of the currently used electrode materials still rely on the use of relatively rare and difficult to extract metals such as cobalt. The search for materials that are readily available, easy to recycle and non-hazardous to dispose is of particularly interest. Phosphate framework and oxide compounds based on common metals (e.g. Mn, V, Ti) are currently being investigated in our group (www.eesg.ftmc.lt). Electrolyte is another extremely important component of every battery cell. Currently, various solutions based on organic solvents are particularly common but are expensive, toxic, flammable and difficult to recycle. One of the objectives of this work would be to continue the search for a variety of aqueous and hybrid electrolytes that are based on inexpensive and non-hazardous materials (simple salts, deep eutectic solvents, etc.) i.e. those that reduce water activity but that would be compatible with suitable electrode materials. This extends the operating limits of such systems (electrochemical window, reduced material degradation, solubility, corrosion).