Design, Synthesis, and Characterization of New Generation Lithium Batteries

Author

Vicente Agut, Nuria

Director

García-Belmonte, Germà

Fabregat Santiago, Francisco

Date of defense

2019-06-26

Pages

189 p.



Department/Institute

Universitat Jaume I. Escola de Doctorat

Doctorate programs

Programa de Doctorat en Ciències

Abstract

In the last years, Li-ion batteries received great attention because of the increasing energetics requirements of modern society across a broad range of applications. We need to switch to renewable source energy and be able to storage it. Hence, modern electrochemistry faces a great challenge in developing rechargeable batteries whose materials meet the requirement for excellent features, as very prolonged stability and cycle life, safe, low cost, abundant as possible and ecofriendly. erein, different materials are characterized electrochemically: LiFePO4 anode, Li-O2 batteries and the innovative CH3NH3PbBr3 anode. Impedance spectroscopy allows us to identify the kinetics limitation for each type of electrode. Furthermore, by coupling the electrochemical process with operando-XRD, the structure evolution during lithiation is investigated in the perovskite anode to propose for the first time a possible mechanism based on three steps: insertion, where coexist pristine material and lithiated phase; irreversible lead conversion and Li-Pb alloying. his work demonstrates that EIS is a testing tool that makes accessible the connection between electrochemical mechanism and electrode morphology and constituents.


En els darrers anys, les bateries liti-ió han rebut una gran atenció a causa dels requeriments energètics de la societat actual per a nombroses aplicacions. És necessari canviar a fonts d'energia renovables i ser capaços d'emmagatzemar-la. Per això, l'electroquímica moderna s'enfronta a un gran repte: el desenvolupament de bateries recarregables amb materials abundants i sostenibles, i que a més posseeixquen una llarga estabilitat i durabilitat, seguretat, i siguin de baix cost. n aquesta tesi diferents materials han segut estudiats: ànodes de LiFePO4, bateries Li-O2 i l’ànode innovador de CH3NH3PbBr3. L'espectroscòpia d'impedància ens permet identificar la limitació de la cinètica per a cada tipus d'elèctrode. A més, mitjançant l’acoblament del procés electroquímic amb l’operando-XRD, s’investiga l’evolució de l’estructura durant la litiació en l’ànode de perovskita per proposar per primera vegada un possible mecanisme basat en tres passos: la inserció, on coexisteixen el material pristi i litiat; conversió irreversible de plom i aliatge Li-Pb. quest treball demostra que EIS és una eina que fa accessible la connexió entre el mecanisme electroquímic i la morfologia dels elèctrodes i els seus components.

Keywords

Storage device; Li-ion batteries; Li-O2 batteries; Impedance spectroscopy; Electrochemistry

Subjects

54 - Chemistry. Crystallography. Mineralogy; 66 - Chemical technology. Chemical and related industries

Knowledge Area

Ciències naturals, químiques, físiques i matemàtiques

Documents

2019_Tesis_Vicente Agut_Nuria.pdf

14.04Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)