The scale up of CCL nanocomposites manufacturing process.

The main goal of the dissertation was to lay down the conclusions related to an increase of effectiveness of forming conductive carbon layers CCL on new class cathode material (LiFePO4) as well as analysing whether the procedure is in compliance with standards of green chemistry. Conducted experiments are necessary to introduce scale up process and afterwards implement this technology in commercial market.LiFePO4 is an alternative cathode material to currently used LiCoO2 in the Li-ion batteries. Notwithstanding its high specific capacity, high chemical and thermal stability, low cost and environmentally friendly, LiFePO4 is limited in a large scale applications due to its very low electrical conductivity. This obstacle might be overcome by forming CCL/LiFePO4 nanocomposites.The research shows the impact of various types of polymer precursors and different pyrolysis parameters on CCL/Al2O3 and CCL/LiFePO4 properties. The carbon content was estimated by thermal analysis (TGA/DTG/SDTA/QMS) and the morphology was studied by N2 adsorption/desorption measurements (BET), transmission electron microscopy (TEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Electrochemical properties of nanomaterials were analyzed by electrical conductivity measurements (EC) and galvanostatic charge/discharge tests in Li/Li+/(CCL/LiFePO4) cells.

Głównym celem przeprowadzonych badań była optymalizacja procesu wytwarzania przewodzących warstw węglowych CCL na materiale katodowym nowej generacji (fosforan litowo- żelazowy, LiFePO4, LFP) oraz sprawdzenie zgodności tej procedury z zasadami zielonej chemii. Działania te są krokiem niezbędnym podczas powiększania skali i wprowadzania technologii na rynek komercyjny.Fosforan litowo- żelazowy jest bezpieczniejszą alternatywą dla obecnie stosowanych warstwowych tlenków niklu i kobaltu w ogniwach Li-ion. Cechuje go wysoka pojemność teoretyczna (~170 mAh·g-1), duża stabilność chemiczna i termiczna, niski koszt produkcji oraz neutralny wpływ na środowisko. Jego wadą jest niska wartość przewodnictwa elektrycznego (~10-9-10-10 S·cm-1), dlatego w celu poprawy tego parametru zastosowano technologię wytwarzania warstw CCL na powierzchni ziaren LFP.W przeprowadzonych eksperymentach porównywano właściwości materiałów CCL/Al2O3 i CCL/LiFePO4 otrzymanych w oparciu o różne kompozycje polimerowych prekursorów węglowych oraz przy różnych warunkach procesu pirolizy. Zbadano morfologię (N2-BET, TEM/STEM/EDS), właściwości strukturalne (XRD) oraz wyznaczono zawartość węgla w materiałach (TGA/DTG/SDTA/EGA-QMS). Zbadano wpływ prekursora węglowego na właściwości elektrochemiczne za pomocą pomiarów przewodnictwa (EC) i testów ładowania/rozładowania (CELL TEST) ogniw typu Li/Li+/(CCL/LiFePO4).