Strategies for designing high performance sodium-ion capacitors
[ 1 ] Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ D ] phd 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 Strategie projektowania kondensatorów sodowo-jonowych o wysokiej wydajności
english
- Na-ion capacitor
- Sn4P3 anode
- sacrificial material
- presodiation
- kondensatory Na-ion
- anoda Sn4P3
- materiał zawierający źródło jonów sodu
- presodowanie
EN The commercially available hard carbons are not adapted for cycling NICs at high currents, due to sodium plating. Therefore, this dissertation proposes to adjust the preparation parameters of a battery-type alloy material of high capacity and to optimize the final sodium insertion potential for an application in NICs. Nonetheless, as the anodic host does not contain sodium, the realization of a NIC requires first to insert/intercalate sodium in the host material, and once it is done, to use the as-prepared anode for the construction of the NIC. Herein sacrificial materials were used to simplify the construction of NICs: namely, they are added in the positive EDL electrode and applied to presodiate the negative electrode, leading to the formation of the NIC, which can be then cycled. Finally, we propose to maximize the cycle life and specific output energy of NICs by i) mixing the alloy with a hydrothermal hard carbon constituted of spherical particles, which partly adsorb the volume changes during cycling and ii) adjusting the capacity ratio between the positive and negative electrode.
PL Komercyjnie dostępne „węgle twarde” nie są przystosowane do pracy w NIC przy wysokich obciążeniach prądowych, ze względu na osadzanie się metalicznego sodu powierzchni anody. Dlatego też w niniejszej rozprawie doktorskiej zaproponowano dostosowanie parametrów syntezy materiału anodowego o dużej pojemności i zoptymalizowanie potencjału insercji sodu, tak aby mógł on być z powodzeniem zastosowany w NIC. Niemniej jednak wykonanie NIC wymaga najpierw dodatkowego procesu insercji/interkalacji sodu w materiale anodowym, a następnie zastosowanie tak przygotowanej anody do budowy NIC; stąd materiały zawierające źródło jonów sodu zastosowano w celu uproszczenia konstrukcji NIC, a mianowicie są one dodawane do dodatniej elektrody EDL i stosowane w celu insercji sodu do elektrody ujemnej, co prowadzi do wytworzenia NIC, który może być następnie cyklowany. Maksymalizację energii i żywotności NIC uzyskano zatem poprzez i) zmieszanie stopu z hydrotermalnym węglem twardym w postaci kulistych cząstek, które częściowo adsorbują zmiany objętości podczas cyklowania ogniwa oraz ii) dostosowanie wskaźnika pojemności między elektrodą dodatnią i ujemną.
169
chemical sciences
chemical technology
DrOIN 2148
public
Thierry Brousse
Nantes, France
01.09.2021
english
public
Andrzej Nowak
Gdańsk, Poland
14.09.2021
english
public
Adam Slabon
Stockholm, Sweden
24.08.2021
english
public
dissertation
Poznań, Polska
09.11.2021
Rada Dyscypliny Nauki Chemiczne Politechniki Poznańskiej
doktor nauk ścisłych i przyrodnicznych w dyscyplinie: nauki chemiczne