Study of the properties of carbon aerogels obtained from natural polymers

Recent research has focused on finding more efficient systems of energy storage. The reason for this is the rapid increase in energy demand. These studies are based on finding new or modifying the existing materials, which will lead to the development of energy storage systems. The most popular type of electrochemical cells is lithium-ion (Li-ion) batteries, which are commonly used, in portable electronics because of their high energy density, high operating voltage and long service life. At present, materials based on fossil fuels are mainly used as anode materials in Li-ion cells. Due to the fact that they are non-renewable, their global resources are running out. This contributed to the rapid increase of their price. They are also often the cause of significant environmental pollution. Materials that are promising substitutes for fossil raw materials are natural renewable polymers. They are widely available, non-toxic and cheap. In the following work, the synthesis and characterization of carbon materials based on renewable resource - starch was performed. The research has shown that all of the obtained carbon materials are characterized by high electrochemical performance and can be used in Li-ion batteries.

W ostatnich czasach prowadzone są intensywne badania nad szukaniem bardziej efektywnych źródeł przechowywania energii elektrycznej. Powodem tego jest gwałtownie wzrastające zapotrzebowanie na nią. Badania te oparte są na znalezieniu nowych lub modyfikowaniu obecnych już materiałów, co doprowadzi do rozwoju systemów magazynowania energii. Najbardziej popularnym typem ogniw elektrochemicznych są ogniwa litowo-jonowe (Li-ion), które powszechnie stosuje się np. w elektronice przenośnej ze względu na dużą gęstość energii, wysokie napięcie pracy czy długą żywotność. Aktualnie jako materiały anodowe w ogniwach Li-ion stosuje się materiały bazujące na surowcach kopalnych. Ze względu na fakt, iż są to surowce nieodnawialne, ich światowe zasoby się wyczerpują. Przyczyniło się to do gwałtownego wzrostu ich cen. Często są one również powodem znacznych zanieczyszczeń środowiska. Materiałami stanowiącymi obiecujący zamiennik dla surowców kopalnych są surowce odnawialne pochodzenia naturalnego. Są one alternatywą szeroko i powszechnie dostępną, nietoksyczną, a także tanią. W niniejszej pracy wykonano syntezę i charakterystykę materiałów węglowych bazujących na surowcu odnawialnym – skrobi. Przeprowadzone badania wykazały, że wszystkie otrzymane materiały karbożelowe charakteryzują się dobrą pracą elektrochemiczną i mogą być zastosowane w ogniwach Li-ion.