N 003 Chemija / Chemistrydr. Jurgis Pilipavičius
✉
LT - Naujų medžiagų cinko jonų baterijų katodams paieška ir vystymas
Nuolat auganti atsinaujinančiosios energijos paklausa kelia rimtų iššūkių jos galimiems saugojimo sprendimams. Dabartinės energijos kaupimo technologijos yra pagrįstos ličio baterijomis, tačiau dėl būtinų išteklių, tokių kaip kobaltas ir nikelis, trūkumo šiandien būtinos alternatyvios technologijos. Šiuo metu daug dėmesio sulaukia vandens pagrindu sukurti elektrocheminės energijos kaupimo sistemos, pavyzdžiui, cinko jonų baterijos, nes jos siūlo ekonomiškai efektyvią, aplinkai nekenksmingą ir saugią stacionaraus energijos kaupimo technologiją. Tačiau šiuo metu yra keletas svarbių iššūkių, kuriuos reikia įveikti, kad cinko jonų baterijų technologiją būtų galima panaudoti energijos kaupimui. Pagrindinės problemos yra susijusios su dendritiniu Zn augimu ant metalinio anodo, savaiminiu išsikrovimu ir greitu šiuo metu naudojamų katodinių medžiagų, pavyzdžiui, mangano ir vanadžio oksidų, talpos mažėjimu. Todėl siekiant įveikti esamus trūkumus ir atskleisti visapusišką šios technologijos pajėgumą, labai svarbu atrasti naujas, ir vystyti esamas katodines medžiagas.
Šioje siūlomoje mokslinių tyrimų temoje daugiausia dėmesio bus skiriama Mn oksidų ir berlyno mėlynojo analogų tyrimams, taikant įvairius sintezės metodus, įskaitant kietafazę, zolių-gelių, hidro(solvo)terminį ir išsodinimo metodus. Paruoštos medžiagos bus analizuojamos taikant pažangius medžiagų charakterizavimo metodus, tokius kaip rentgeno spindulių difrakcija (XRD), Ramano spektroskopija, elektroninė mikroskopija (TEM, SEM), rentgeno spindulių fotoelektroninė spektroskopija (XPS) ir pažangūs elektrocheminiai metodai.
EN - Exploration and development of novel materials for zinc-ion batteries cathodes
The ever-growing demand for renewable energy poses serious problems for its storage solutions. Current energy storage technologies are based on lithium batteries. However, due to the scarcity of necessary resources such as cobalt and nickel, alternative technologies are needed today. Water-based electrochemical storage solutions, such as zinc-ion batteries, have attracted a lot of attention as they promise a cost-effective, environmentally friendly and safe technology for stationary energy storage. However, there are currently some major challenges that need to be overcome before zinc-ion battery technology can be used for energy storage. The main problems are related to dendritic Zn growth on a metallic anode, self-discharge and rapid capacity degradation of currently used cathode materials such as manganese and vanadium based oxides. Therefore, the discovery of new and the development of existing cathode materials are extremely important to overcome the current limitations and unlock the full potential of this technology.
In this proposed research topic, the focus is to study Mn based oxides and Prussian blue analogues by implementing different synthetic routes including solid-state, sol-gel, hydro(solvo)thermal and coprecipitation methods. Prepared materials will be analyzed using advanced material characterization methods such as x-ray diffraction, Raman spectroscopy, electron microscopy (TEM, SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and advanced electrochemical techniques.