Original title: Inverzně vulkanizovaná síra jako elektroaktivní materiál lithno-sírových a sodno-sírových akumulátorů
Translated title: Inverse vulcanised sulphur as an electroactive material for lithium-sulphur and sodium-sulphur batteries
Authors: Trochta, David ; Kazda, Tomáš (referee) ; Čech, Ondřej (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2023
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
Tato diplomová práce se zabývá studiem lithno-sírových a sodno-sírových akumulátorů, které jsou určeny k použití za běžných pokojových teplot. Oba tyto systémy jsou zajímavé hlavně díky své vysoké teoretické kapacitě a nízkému ekologického dopadu, čímž značně překonávají běžné lithno-iontové akumulátory. Slabým místem těchto nových technologií je jejich nízká životnost a s tím spojená rychlá ztráta kapacity akumulátoru. Pro zvýšení životnosti byla elementární síra v kladných elektrodách v této práci nahrazena sírou s amorfní strukturou, jejíž syntéza pomocí procesu inverzní vulkanizace byla během práce optimalizována. Kromě optimalizace technologického okna inverzní vulkanizace byl zkoumán i vliv přidávání uhlíkatých aditiv během syntézy. V práci byla připravena série vzorků inverzně vulkanizované síry s různým poměrem vstupních prekurzorů a s různými aditivy. K ověření amorfní povahy materiálu byla využita rentgenová difrakce, čímž byla zároveň zkoumána přítomnost krystalické síry. V práci jsou také prezentovány výsledky Ramanovy spektroskopie, pomocí které byla prokázána možnost použít tuto metodu pro určení semi-kvantitativních množstevních poměrů vstupních prekurzorů. Z vybraných vzorků byly vyrobeny elektrody pro elektrochemické články. Homogenita distribuce elektroaktivního materiálu na elektrodě byla zkoumána pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu a prvkové mapy technikou energiově disperzní spektroskopie. Elektrochemická charakterizace elektrod s inverzně vulkanizovanou sírou byla provedena pomocí metod cyklické voltametrie, elektrochemické impedanční spektroskopie a galvanostatického cyklování s potenciálovým limitem. This thesis deals with the study of lithium-sulfur and sodium-sulfur batteries, which are designed for use at room temperatures. Both of these systems are interesting mainly due to their high theoretical capacity and low environmental impact, thus greatly outperforming lithium-ion batteries. The weakness of these new technologies is their low lifespan and the associated rapid loss of battery capacity. To increase the lifespan, elemental sulfur in this work was replaced by sulfur with an amorphous structure, synthesized by an inverse vulcanization process that has been optimized in various ways. In addition to the optimization of the inverse vulcanization technology window, the effect of the addition of carbonaceous additives during the synthesis was also investigated. In this work, a series of samples of inverse vulcanized sulfur with different ratios of input precursors were prepared and also with different additives. X-ray diffraction was used to confirm the amorphous structure of the material, which also excludes the presence of crystalline sulphur. The results of Raman spectroscopy were also presented, demonstrating the possibility of using this method to determine semi-quantitative ratios of the input precursors. Electrodes for electrochemical cells were fabricated from selected samples. The homogeneity of the distribution of the electroactive material on the electrode was investigated using a scanning electron microscope and elemental mapping by energy dispersive spectroscopy technique. The electrochemical characterization of the inversely vulcanized sulfur electrodes was carried out by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and galvanostatic potential limited cycling.
Keywords: Inverse vulcanization; Inversely vulcanized sulfur; Li-S; Lithium-sulfur batteries; Room temperature sodium-sulfur batteries; RT Na-S; Inverzní vulkanizace; Inverzně vulkanizovaná síra; Li-S; Lithno-sírové akumulátory; RT Na-S; Sodno-sírové akumulátory pracující při pokojových teplotách

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/210010

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-526515


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses