Performance of symmetric and hybrid electrochemical capacitors
[ 1 ] Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ SzD ] doctoral school student
[ 1 ] Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Działanie symetrycznych i hybrydowych kondensatorów elektrochemicznych
english
- symmetric and hybrid electrochemical capacitors
- Water-in-Salt eutectic electrolyte
- sacrificial material
- in-pore ion population changes
- potentiodynamic analysis of electrodes
- symetryczne i hybrydowe kondensatory elektrochemiczne
- eutektyczny elektrolit typu „woda w soli”
- materiał zużywalny
- zmiany populacji jonów wewnątrz porów
- analiza potencjodynamiczna elektrod
EN The dissertation addresses challenges in enhancing energy density, cycle life, and operating temperature range of Electrical Double-Layer Capacitors (EDLCs) and Metal-Ion Capacitors (MICs). Key strategies include: i) implementing the water-in-salt properties of the NaClO4-water eutectic electrolyte to achieve high and stable output energy of EDLCs at sub-ambient temperatures; ii) utilizing sodium azide as “zero dead” mass sacrificial material for preparing MICs by pre-metalation of the anodic host; iii) applying operando methods to track ion population changes in the positive electrode of MICs, revealing in particular anion/cation trapping in less accessible pores; and iv) introducing a methodology for assessing the potentiodynamic characteristics of electrodes in MICs to provide an accurate current profile vs. potential. These strategies offer innovative electrolyte designs and insights into electrode dynamics, advancing sustainable energy storage solutions for extreme conditions.
PL Rozprawa omawia wyzwania związane ze zwiększaniem gęstości energii, cyklu życia i zakresu temperatur roboczych kondensatorów podwójnej warstwy elektrycznej (EDLC) oraz kondensatorów metalowo-jonowych (MIC). Kluczowe strategie to: i) wdrożenie właściwości typu „woda w soli” eutektycznego elektrolitu NaClO₄-woda w celu uzyskania wysokiej i stabilnej energii wyjściowej EDLC w temperaturach poniżej otoczenia; ii) wykorzystanie azydku sodu jako materiału zużywalnego o „zerowej martwej” masie w procesie wstępnego metalowania hosta anodowego do produkcji MIC; iii) użycie metod operando do śledzenia zmian populacji jonów w dodatniej elektrodzie MIC, ujawniających uwięzienie anionów i kationów w trudno dostępnych porach; iv) wprowadzenie metody oceny potencjodynamicznej elektrod w MIC dla precyzyjnego profilu prądu względem potencjału. Strategie te wspierają projektowanie elektrolitów i pogłębiają wiedzę o dynamice elektrod, rozwijając technologie magazynowania energii w trudnych warunkach.
255
chemical sciences
DrOIN 2439
public
Andrzej Nowak
Gdańsk, Poland
12.12.2024
english
public
Iwona A. Rutkowska
12.12.2024
english
public
Władysław Wieczorek
Warszawa, Poland
03.12.2024
english
public
dissertation
Poznań, Poland
21.01.2025
Rada Dyscypliny Nauki Chemiczne Politechniki Poznańskiej
doktor nauk ścisłych i przyrodniczych w dyscyplinie: nauki chemiczne