Högkoncentrerade elektrolyter

Relevanta dokument
TriLi Långlivade litiumelektroder för EV och HEV batterier

Strukturella kompositbatterier För bränsleeffektiva fordon

Polymerer för avancerade teknologier: Jon- och protonledande polymerer. Begränsad och avtagande tillgång på fossila bränslen...

Högtemperaturlitiumbatterier för fordonstillämpningar

Pågående korrosionsforskning på SKB

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Onsdag den 22 augusti 2012 kl 8:30-13:30 i V. Examinator: Bitr. Prof.

Uppgiften Materiel Brunn nummer Metall eller metallkombination

Kapitel 18. Elektrokemi. oxidation-reduktion (redox): innebär överföring av elektroner från ett reduktionsmedel till ett oxidationsmedel.

Kapitel 18. Elektrokemi

SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

Föreläsning 13: Multipel Regression

Säkrare batterisystem och elektrifierade fordon

Galvaniska element. Niklas Dahrén

Galvaniska element. Niklas Dahrén

Bestämning av hastighetskonstant och aktiveringsenergi för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon i sur lösning Jodklockan

SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

Koppars korrosion i ultrarent vatten: Sammanfattning från förra mötet

Korrosion laboration 1KB201 Grundläggande Materialkemi

Fortbildning i elektrokemi för lärare i grundskolan och gymnasiet. KRC, SU,

Material föreläsning 7. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Palladiummembranet. Permeationsmätningar. ToF-SIMS. SKB Korrosion av koppar i rent syrefritt vatten

Repetition F10. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

PPU408 HT15. Aluminium. Lars Bark MdH/IDT

EXPERIMENTELLT PROV ONSDAG Provet omfattar en uppgift som redovisas enligt anvisningarna. Provtid: 180 minuter. Hjälpmedel: Miniräknare.

Fö 13 - TSFS11 Energitekniska system Batterier

Projektet Strukturutveckling och fuktbindning i cementbundna material där delar av Portlandcementet ersatts med flygaska.

Materialfysik vt Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik. [Mitchell 3.0; lite ur Porter-Easterling 5.4]

Smältkarbonatbränslecellen (MCFC) - teknikläget och framåtblick

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

Kapitel 12. Kemisk kinetik

Bestämning av hastighetskonstant för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon

LED lamper for UV-lys. Labino AB Magnus Karlsson Teknisk Chef Maj 2011

Fortbildning i elektrokemi för lärare i grundskolan och gymnasiet. KRC, SU,

Utvärdering av elektroder i helceller: Si-Grafit / NMC

Jan-Erik Svensson. Energi och material Institutionen för Kemi och Kemiteknik Chalmers tekniska högskola

Spänningsserien och galvaniska element. Niklas Dahrén

Skriv reaktionsformler som beskriver vad som bör hända för följande blandningar: lösning blandas med 50 ml 0,05 H 3 PO 4 lösning.

Energiuppgifter. 2. Har reaktanterna (de reagerande ämnena) eller reaktionsprodukterna störst entalpi vid en exoterm reaktion? O (s) H 2.

TEKNISK INFORMATION ALUMINIUM ANODAL CS-2N

Analys av heta rökgaser

Salt-pappersbatterietframtidens. Carl Johan Rydh

Kap 2 Reaktionshastighet. Reaktionshastighet - mängd bildat eller förbrukat ämne per tidsenhet

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

1. a) Förklara, genom användning av något lämpligt kemiskt argument, varför H 2 SeO 4 är en starkare syra än H 2 SeO 3.

ALLMÄNNA EGENSKAPER ///////////////////////////////////////////////////////////////

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

Utfärdat: Hälsa- miljö och säkerhetsdatablad Varuinformation

Golvvärme Fuktmätning i betonggolv med golvvärme

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Nyheter inom betongområdet!

Elektrolysvatten. Miljövänlig teknologi för vattenrening,desinfektion och sterilisering

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Lördagen den 19 december 2009 kl 8:30-13:30 i Hörsalar på hörsalsvägen

Bindelinjer gäller för bestämd temp. Hävstångsregeln gäller.

LIVSLÄNG FÖR FJÄRRVÄRMERÖR -FAS 1. Nazdaneh Yarahmadi Alberto Vega Ignacy Jakubowicz

Kinetik, Föreläsning 2. Patrik Lundström

Föreläsning 2 - Halvledare

AVSNITT 1. NAMNET PÅ ÄMNET/BLANDNINGEN OCH BOLAGET/FÖRETAGET

Minican resultatöversikt juni 2011

Tillståndsmaskin (Se separat skrift Tillståndsdiagram som hör till föreläsningen) insignal = övergångsvillkor, tillstånd, utsignal Switch Case

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KINETIK 2(2) A: Kap

AVSNITT 1. NAMNET PÅ ÄMNET/BLANDNINGEN OCH BOLAGET/FÖRETAGET

Inhibitorer Kylvattenkonferens Solna 3/5 2017

Säkerhetsdatablad PREMARK. AVSNITT 1: Namnet på ämnet/blandningen och bolaget/företaget. AVSNITT 2: Farliga egenskaper

Kinetik. Föreläsning 2

Är aeroba granuler något för svensk avloppsrening? Britt-Marie Wilén Institutionen för Bygg- och miljöteknik Avdelningen för Vatten Miljö Teknik

Membranegenskaper-hur modellera/förstå?

Innan du tittar på svaren och på kommentarerna kolla följande:

Korrosion och korrosionsskydd av stål i betong

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

AVSNITT 1. NAMNET PÅ ÄMNET/BLANDNINGEN OCH BOLAGET/FÖRETAGET

Upprepad kontakt kan ge torr hud eller hudsprickor. Skyddsangivelser P102

SÄKERHETSDATABLAD. Box Stockholm Tel: Fax:

Livslängdstestning av bränsleceller för användning i stationära applikationer

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

aa + bb cc + dd gäller Q = a c d

av borstål Mats Oldenburg Per Salomonsson Avdelningen för hållfasthetslära Luleå tekniska universitet

Fö. 11. Bubblor, skum och ytfilmer. Kap. 8.

Konstruktion & Produktion

Säkerhetsaspekter med E85

Sterilisering. Desinfektionsmedel. Joniserande. Torrvärme. Ånga. - Djupfilter. - Strålning - Tryck. Endosporer (Bacillus, Clostridium, m.fl.

SPEKTROFOTOMETRISK BESTÄMNING AV KOPPARHALTEN I MÄSSING

Nanoelektronik. FAFA10 Kvantfenomen och nanostrukturer HT Martin Magnusson.

Utveckling av fysiologiskt baserade farmakokinetiska (PBPK) modeller för nanopartiklar

Corrosion of Copper in oxygen free water

Reaktionskinetik...hur fort går kemiska reaktioner

SÄKERHETSDATABLAD Datum Tidigare datum

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Kemiska beteckningar på de vanligaste atomslagen - känna till jonladdning på de vanligaste olika kemiska jonerna

Dagvatten på biomassaeldade kraftvärmeverk

Kemiska analyser allmänt

Säkerhetsdatablad. enligt förordning (EG) nr 1907/2006 FINO GIPS-EX Gipslösare

Corrosion of Copper in oxygen free water Experimental set-up

Smältkarbonatbränslecellen (MCFC) - teknikläget idag och framåtblick. Carina Lagergren och Göran Lindbergh Tillämpad elektrokemi KTH

Arbete TD5 Bestämning av transporttal

Syntes Solkraft och solväte Uppdrag Energimyndigheten. Bengt Ridell

Additivs inverkan på lågtemperaturkorrosion SEBRA Bränslebaserad el- och värmeproduktion Stockholm juni 2016 SP Sveriges Tekniska

THE ULTIMATE POWER SOURCE

1.2. Relevanta identifierade användningar av ämnet eller blandningen och användningar som det avråds från

Transkript:

Högkoncentrerade elektrolyter Viktor Nilsson Doktorandprojekt 2015-2020, Batterifondsprogrammet Patrik Johansson, Chalmers Tekniska Högskola Kristina Edström, Uppsala Universitet Energirelaterad Fordonsforskning 2016, Hotell Clarion Post, Göteborg 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 1

Projektöverblick och mål Doktorandprojekt: Chalmers (elektrolyter) och Uppsala (celler och gränsskikt) Övergripande mål 1. Snabbare laddning undvika Li- plätering, fokus på cellprestanda 2. Högre kapacitet kisel / litium som anodmaterial, katoder med högre potential (högre cellspänning) 3. Bättre livslängd hindra nedbrytning av elektrolyt/gränsskikt och övriga komponenter 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 2

Litteratur Henderson: Hindrad Al-korrosion i högkoncentrerad elektrolyt: Yamada: Halvceller ACN/LIFSI + Grafit/Li & Li/LMO Ingen korrosion av Al (strömuppsamlare) Tydlig korrelation med jonkoordination Hindrad reduktion av acetonitril (ACN) Korrosionsström i Aluminum Raman ACN-reduktion Li + ACN/LiTFSI Yamada et al. JACS, 136(13):5039 (2014) 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Yamada et al. ChemElectroChem, 2(11):1687 (2015). Viktor Nilsson 3

Frågeställningar Övergångsbeteende vid höjd koncentration Kritiska punkter? Korrelation mellan fysikaliska egenskaper? T. ex. viskositet-konduktivitet eller koordinationstal-termisk stabilitet Temperaturberoende? Bästa koncentration för Li + -transport? Sammansättning av gränsskikt (SEI)? Vilka brister hos elektrolyten kan kompenseras med en hög konc.? 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 4

Elektrolyter / koncentrationer LiTFSI Acetonitril (ACN) Torkat i ugn resp. med molekylsikt Seo et al. JECS, 159(9):A1489 (2012) ACN/LiTFSI 9 4 3.5 3 2.667 2.333 2 1.9 1.667 1.333 Molfraktion LiTFSI 0 0.1 0.2 0.222 0.25 0.273 0.3 0.333 0.345 0.375 0.429 Crystal 3M 4.2M @RT 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 5

Experiment Termiska egenskaper DSC och TGA Viskositet, densitet, konduktivitet (dielektriskspektroskopi) Koordination (jon/lösningsmedelskomplex) IR och Ramanspektroskopi Elektrokemisk analys av celler XPS för undersökningavgränsskiktet elektrolyt/elektrod(sei) 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 6

Resultat: Grundläggande termisk stabilitet (TGA) 70 Thermogravimetry ACN/LiTFSI 9:1 LiTFSI: Stabilt till ca 350 C Mass (mg) 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperature ( C) Elektrolyt: Ej stabil vid 45 C 100 98 TG 45 C ACN:LiTFSI 4:1 Mass (% of initial) 96 94 92 90 88 86 0 1 2 3 4 5 6 Time (h) Isoterm 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 7

Resultat: Kinetikstudie med TGA Viktförlust per tidsenhet beror på temp. och konc. Aktiveringsenergin för [Li(ACN) n ] + [Li(ACN) (n-1) ] + + ACN ökar med saltkoncentrationen. Isoterm avdunstning Aktiveringsenergi (Arrhenius) Mass (% of initial) 100 99.5 99 98.5 98 97.5 97 25 C 40 C 55 C log(k) 1.5 1 0.5 0-0.5 Activation Energy (kj/mol) Sample 3 E a = 35.5145 Sample 9 E a = 26.0949 96.5-1 96 0 5 10 15 20 25 30 Time (min) -1.5 3.1 3.15 3.2 3.25 3.3 3.35 3.4 1/T (K -1 ) 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 8

Resultat: vibrationsspektroskopi Tydliga skift i ACN vibrationsspektrum vid koordination till Li +. Fritt ACN försvinner som väntat vid ökad koncentration. Normalized intensity 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 Fritt ACN FT Raman 1064 nm 2 ACN/LiTFSI 4 ACN/LiTFSI 9 ACN/LiTFSI 16 ACN/LiTFSI ACN Koordinerat ACN 0.05 0 2220 2240 2260 2280 2300 2320 2340 Raman shift (cm 1 ) 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 9

Närmast förestående Fortsatta studier Färdigställa fysikalisk karakterisering och analys Hur stämmer viskositet, konduktivitet och aktiveringsenergier överens? Elektrokemiska tester och analys cellcykling Analys av elektrodens yta (SEI) efter cykling, m.h.a. XPS Testa cellernas robusthet mot vatten i elektrolyten Senare Kiselanoder med högkonc. elektrolyter Andra lösningsmedel och salter 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 10

Tack för er uppmärksamhet! Frågor? 2016-04-05 Energirelaterad fordonsforskning 2016, Göteborg Viktor Nilsson 11