D10 Odsek za kemijo materialov

Področja dejavnosti

Li-ionski akumulatorji


Naša vizija je razvoj trajnostnih elektrokemijskih sistemov za shranjevanje energije, ki bodo izpolnili zahteve sodobne družbe.
Pri naših raziskavah na litij-ionskih akumulatorjih poskušamo ustvariti natančno razumevanje elektrokemijskih procesov v kompleksnih sistemih, pri čemer so v centru našega zanimanja in raziskav številne interakcije med komponentami v elektrokemijskih sistemih za shranjevanje energije, ki določajo življenjsko dobo teh sistemov. V naše delo sodijo tudi sinteze novih elektrokemijskih materialov, kot so katodni materiali na osnovi vgrajevanja Li v kristalno strukturo.
Odgovore na najtežja znanstvena vprašanja iščemo s pomočjo uporabe različnih prefinjenih metod, s katerimi lahko raziščemo fizikalne in elektrokemijske lastnosti gostiteljskih materialov in elektrokemijskih med-faz. Prav tako lahko s pomočjo zasnovane tri-elektrodne celice natančno karateriziramo naše baterijske sisteme. Več...

Li-zveplovi akumulatorji


Poleg razvijanja naprednih materialov za litij-ionske akumulatorje se v našem laboratoriju posvečamo tudi raziskovanju baterijskih sistemov za našo prihodnost. Med njih sodijo litij-žveplovi akumulatorji. Da bi postali električni avtomobili bolj dostopni, okolju prijazni in trajnostni, moramo namreč zagotoviti baterije, ki imajo večji doseg z nižjimi stroški na enoto energije.
Litij-žveplovi akumulatorji zagotavljajo 3 do 5 krat večjo teoretično energijsko gostoto v primerjavi z litij-ionskimi akumulatorji. Vendar je do njihove komercialne uporabe potrebno razrešiti še precej nerešenih vprašanjih, vključno s kratko življenjsko dobo, nizko učinkovitostjo praznjenja in polnjenja ter visoko stopnjo samopraznjenja.
Naš cilj je raziskati litij-žveplove celice z uporabo naprednih in situ ali operando tehnik, da bi dobili natančnejše informacije o kompleksnih procesih ki potekajo med delovanjem akumulatorja in ki omejujejo izkoriščenje teoretične energije. Hkrati se osredotočamo na izboljšavo različnih delov litiji-žveplovih akumulatorjev (separator, katoda, elektrolit, anoda). Več...

Magnezijevi akumulatorji


Magnezijevi akumulatorji zaradi nizke cene magnezija predstavljajo izjemno zanimivo alternativo litijevim akumulatorjem. Magnezij odlikuje tudi relativno nizek redoks potencial ter visoka gravimetrična (2206 mAh/g) in volumetrična kapaciteta (3832 mAh/cm3). Vendar njihov razvoj omejuje kar nekaj težav, glavni sta kompatibilnost katodnih materialov z magnezijevimi elektroliti in počasna difuzija magnezija v trdnem. V naši skupini se ukvarjamo z razvojem organskih in anorganskih katod za magnezijeve akumulatorje prihodnosti. Uporabljamo različne analitske in elektrokemijske tehnike za karakterizacijo sintetiziranih katodnih materialov in določanje njihove elektrokemijske aktivnosti. Več...

Organski akumulatorski materiali


Trenutni Li-ionski akumulatorji uporabljajo grafitno anodo in anorganske katodne materiale, ki pogosto vsebujejo kobalt. Ob povečani uporabi akumulatorjev se pojavljajo vprašanja povezana z dostopnimi količinami kobalta in litija ter okoljsko vzdržnostjo takšnih akumulatorskih sistemov. Zato raziskovalci razvijamo številne alternativne materiale. Eden izmed njih so tudi organski katodni materiali, ki vsebujejo samo zelo pogoste elemente v zemeljski skorji kot so ogljik, vodik, kisik, žveplo in dušik. Organski katodni materiali omogočajo sintezo pri nižjih temperaturah, kar znižuje ogljični odtis proizvodnje akumulatorjev. Kot proti ion lahko uporabljajo tudi številne druge katione kot so Na, K, Mg, Zn kar širi možnost njihove aplikacije na akumulatorske sisteme, kjer bi namesto litija kot anodo lahko uporabili dostopnejše in cenejše kovine. Več...