velikost textu

Použití iontových kapalin jako součástí elektrolytů pro ampérometrické sensory plynů a Li-iontové baterie.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Použití iontových kapalin jako součástí elektrolytů pro ampérometrické sensory plynů a Li-iontové baterie.
Název v angličtině:
Applications of ionic liquids in electrolytes for amperometric gas sensors and Li-ion batteries.
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Mgr. Martina Nádherná, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. František Opekar, CSc.
Oponenti:
prof. RNDr. Zdeněk Samec, DrSc.
prof. RNDr. Jiří Zima, CSc.
Id práce:
34719
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra analytické chemie (31-230)
Program studia:
Analytická chemie (P1403)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
8. 9. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
iontové kapaliny, amperometrický sensor, oxid dusičitý, lithno-iontové baterie, elektrolyt
Klíčová slova v angličtině:
ionic liquids, amperometric sensor, nitrogen dioxide, lithium-ion battery, electrolyte
Abstrakt:
Mgr. Martina Nádherná Disertační práce Použití iontových kapalin jako součásti elektrolytů pro ampérometrické sensory plynů a Li-iontové baterie SOUHRN Náplní disertační práce byla příprava a charakterizace nových aprotických elektrolytů na bázi iontových kapalin pro solid-state elektrochemické sensory plynů a pro elektrochemické akumulátory elektrické energie – sekundární lithno-iontové baterie. V oblasti vývoje solid-state ampérometrického sensoru pro NO2 se výzkum zaměřil na vývoj nového pevného elektrolytu. Tento elektrolyt je vyvíjen jako systém iontové kapaliny ukotvené ve struktuře polymeru, kdy iontová kapalina spojuje vlastnosti rozpouštědla a rozpuštěné soli. Tudíž elektrolyt neobsahuje žádnou těkavou organickou složku a je dlouhodobě chemicky i elektrochemicky stálý. Byla připravena řada elektrolytů s polymery nebo makromonomery na bázi methakrylátů s iontovými kapalinami na bázi imidazolia. Bylo optimalizováno jejich složení, především poměr polymer-iontová kapalina. Elektrolyty byly úspěšně otestovány v solid-state sensoru pro NO2 se zlatou síťkou jako indikační elektrodou. Výzkum těchto elektrolytů zahrnoval jak stanovení základních elektrochemických parametrů, tak studium vlastností sensoru s těmito elektrolyty za různých podmínek. Byl studován vliv vlhkosti atmosféry, geometrické plochy a perimetru zlaté síťkové pracovní elektrody i interferentů na odezvu a citlivost sensoru. Pro nové a bezpečné lithno-iontové baterie byly připraveny iontové kapaliny na bázi imidazolia a pyrrolidinia s perfluorovanými anionty. Rozpuštěním lithné soli (LiTFSI, LiFSI nebo LiPF6) ve vhodné iontové kapalině byly připraveny kapalné elektrolyty pro lithno-iontové baterie. Tyto elektrolyty byly následně charakterizovány z elektrochemického i materiálového hlediska a jejich složení bylo upraveno tak, aby bylo dosaženo dostatečné iontové vodivosti (3 – 6 mS cm–1 při 55 – 60 °C), vysoké elektrochemické stability (dostupné potenciálové okno větší než 5 V) a vysoké tepelné stability (min. 250 – 450 °C). Nejvhodnější kandidáti byli následně testováni v experimentálních elektrochemických celách s materiálem pro záporné (grafit) i kladné (Li2FeSiO4) elektrody lithno-iontové baterie. Oba materiály (grafit i Li2FeSiO4) jsou s těmito elektrolyty kompatibilní a je možné je společně použít při vývoji a konstrukci nové lithno-iontové baterie s výrazně vyšší bezpečností a nižším rizikem používání. Praha 2011 1
Abstract v angličtině:
Mgr. Martina Nádherná PhD. Thesis Applications of ionic liquids in electrolytes for amperometric gas sensors and Li-ion batteries SUMMARY The dissertation presents the results of preparation and characterisation of new aprotic electrolytes based on ionic liquids for the solid-state electrochemical gas sensors and for the electrochemical energy storage devices – secondary lithium-ion batteries. In the part dealing with the solid-state amperometric sensor for NO2 research was aimed at development of new solid electrolyte. This electrolyte is developed as a system of ionic liquid embedded in the structure of a polymer, when the ionic liquid joints the properties of a solvent and a dissolved salt. The electrolyte therefore does not contain any volatile component and is long-term chemically and electrochemically stable. Several series of electrolytes were prepared with different polymers or macromonomers and imidazolium-based ionic liquids. The composition, especially the polymer-IL ratio was optimized. The electrolytes were successfully tested in a solid-state NO2 sensor with a gold minigrid serving as the indicating electrode. The research included the determination of basic electrochemical parameters and study of the sensor behaviour under different conditions. The influence of atmosphere humidity, geometrical size and perimeter length of the gold minigrid indicating electrode, and interferents on the sensor response and sensitivity was studied. For the new and safe lithium-ion batteries, imidazolium- and pyrrolidinium-based ionic liquids with perflurinated anions were prepared. By dissolving a lithium salt (LiTFSI, LiFSI or LiPF6) in a suitable ionic liquid, liquid electrolytes for lithium-ion batteries were prepared. The electrolytes were consequently characterized from the electrochemical and material point of view and their composition was optimized to achieve sufficient ionic conductivity (3 – 6 mS cm–1 at 55 – 60 °C), high electrochemical stability (accessible window over 5 V) and high thermal stability (up to 250 – 450 °C). The most suitable candidates were tested in the experimental electrochemical cells with a material for negative (graphite) as well as for positive (Li2FeSiO4) electrodes of the lithium-ion batteries. Both materials (graphite and Li2FeSiO4) are compatible with these electrolytes and can be used together in development and construction of new lithium-ion battery with remarkably higher safety and lower risk level. Praha 2011 1
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Mgr. Martina Nádherná, Ph.D. 1.19 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. Mgr. Martina Nádherná, Ph.D. 1.65 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Mgr. Martina Nádherná, Ph.D. 109 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Mgr. Martina Nádherná, Ph.D. 20 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Mgr. Martina Nádherná, Ph.D. 432 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Zdeněk Samec, DrSc. 97 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Jiří Zima, CSc. 95 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 997 kB