Integration of the LKMNO cathode with selected anode materials

Celem pracy była integracja katody LKMNO z wybranymi materiałami anodowymi: elektrodą grafitową, tlenkiem litowo-tytanowym (LTO), oraz aerożelem węglowym (CAG-iem) oraz charakteryzacja elektrochemiczna powstałych ogniw. Badania rozpoczęto od syntezy poszczególnych materiałów elektrodowych i uformowania elektrod cienkowarstwowych. W celu uzyskania informacji na temat wydajności oraz stabilności badanych ogniw wykonano galwanostatyczne testy ładowania i rozładowania, które dodatkowo zobrazowały stopień utraty pojemności podczas kolejnych cykli pracy. Dla pełnych ogniw przeprowadzono długoterminowe galwanostatyczne testy ładowania/rozładowania w podwyższonej i obniżonej temperaturze, które potwierdziły lub wykluczyły możliwość ich komercyjnego zastosowania. Wykonane pomiary spektroskopii impedancyjnej oraz woltamperometrii cyklicznej dostarczyły informacji na temat procesów zachodzących w pełnych ogniwach podczas ich pracy elektrochemicznej. Zebrane informacje umożliwiły wskazanie LTO jako obiecującego materiału anodowego, który w połączeniu ze spinelowymi materiałami katodowymi będzie tworzył ogniwo charakteryzujące się dobrą stabilnością, wydajnością pracy oraz bezpieczeństwem pracy.

The aim of the work was to integrate the LKMNO cathode with selected anode materials: graphite electrode, lithium titanium oxide (LTO) and carbon airgel (CAG) and electrochemical characterization of the cells formed. The research began with the synthesis of individual electrode materials and the formation of thin-film electrodes. In order to obtain information on the efficiency and stability of the tested cells, galvanostatic charging and discharging tests were performed, which additionally illustrated the degree of capacity loss during subsequent work cycles. Long-term high and low temperature galvanostatic charge / discharge tests were carried out for full cells, which confirmed or excluded the possibility of their commercial use. The measurements of impedance spectroscopy and cyclic voltammetry provided information on the processes taking place in complete cells during their electrochemical work. The collected information made it possible to identify LTO as a promising anode material, which, in combination with spinel cathode materials, will form a cell characterized by good stability, work efficiency and work safety.