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Novel electrodes for structural batteries
Kayne Suzanne Pereira Alvim
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie und Technologie der Materialien
Betreuer*in
Alexander Bismarck
DOI
10.25365/thesis.52290
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24565.26822.338875-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit stellt eine neuartige Technologie vor. Elektroden für strukturelle Verbundstoff Batterien wurden erzeugt und die Leistung eben jener verbessert. Durch den Teilweise Ersatz von herkömmlichen Strukturelementen durch Verbundstoff Batterien könnte die Abhängigkeit von herkömmlichen Batterien in vielen Anwendungsbereichen reduziert werden.
In vielen anderen Anwendungen, wie zum Beispiel in der Konstruktion elektrischer Fahrzeuge (EVs), würden Batterien mit Strukturverbundwerkstoffen zu einer erheblichen Verringerung des Gewichts/Volumens beitragen, was die Reichweite des Fahrzeugs verbessern würde.
Elektrophoretische Abscheidung (EDP) wurde verwendet, um anodische und kathodische Materialen auf Kohlenstofffasern aufzutragen. Kathoden wurden hergestellt, indem Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) auf Kohlenstofffasern (CFs) abgeschieden wurde. Carbon Black (CB) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) wurden zugegeben, um die elektrische Leitfähigkeit bzw. die Haftung zu verbessern.
Raster-Elektronenmikroskopie (SEM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) zeigten, dass die Materialien gleichmäßig auf der Faseroberfläche verteilt waren und einheitliche Partikelschichten hergestellt werden konnten. Die Kapazität von mit LiFePO4 beschichten Fasern wurde durch galvanostatische Tests bewertet. Diese bestätigt die guten Eigenschaften der funktionellen Beschichtung – die Positive Elektrode hat eine Kapazität von etwa 60 – 110 mAh/g.
Des Weiteren wurden Anoden durch Elektrotauchlackierung von Germanium (Ge) Nanokristallen auf Kohlenstofffasern hergestellt. Diese Nanopartikel haben eine höhere Lithiumionenspeicherkapazität als unmodifizierte Kohlenstofffasern. Vorläufige Ergebnisse sind vielversprechend aber das EPD Herstellungsverfahren muss optimiert werden.
Abstract
(Englisch)
This work presents a technique to produce novel electrodes for structural composite batteries, which could reduce system weight by reducing the number of conventional batteries by realizing structural energy storage, which augment and/or supplement batteries. Among several applications, in electrical vehicles (EVs), for example, structural composite batteries would lead to significant reducing on weight/volume architecture, which would improve the performance of the car.
Electrophoretic deposition (EPD) was used to coat anodic and cathodic materials onto carbon fibers. Cathodes were produced by depositing lithium iron phosphate (LiFePO4) onto the carbon fibers (CFs). Carbon black (CB) and polyvinylidene fluoride (PVDF) were added to improve electrical conductivity and adhesion of the coating respectively.
Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) showed that the materials were evenly dispersed on the fiber surface and uniform particle layers were produced. The electrical performance of LiFePO4 coated fibers was evaluated by galvanostatic cycling tests. They showed that the functional coating performs well as a positive electrode with capacity around 60 – 110 mAh.g-1.
Anodes were similarly produced by electrocoating germanium (Ge) nanocrystals onto carbon fibers. These nanoparticles have higher lithium ion storage capacity than unmodified carbon fibers. Preliminary results are very promising but the EDP-procedure still needs further optimization.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Composite Batterie Structural element structural composite batteries Carbon fibers Electrophoretic Deposition
Schlagwörter
(Deutsch)
Verbundstoff Batterien Strukturelemente Strukturverbundwerkstoffe Elektrophoretische Abscheidung Kohlenstofffasern
Autor*innen
Kayne Suzanne Pereira Alvim
Haupttitel (Englisch)
Novel electrodes for structural batteries
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
36 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Alexander Bismarck
Klassifikation
35 Chemie > 35.14 Elektrochemie
AC Nummer
AC15245325
Utheses ID
46176
Studienkennzahl
UA | 066 | 658 | |