Wood-Based Nanocellulose In Lithium Ion Batteries and Electrochemical Coatings

Tid: To 2020-03-12 kl 10.00

Plats: F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm (English)

Ämnesområde: Kemiteknik

Respondent: Hyeyun Kim , Wallenberg Wood Science Center, Tillämpad elektrokemi

Opponent: Doctor Davide Beneventi, Centre national de la recherche scientifique

Handledare: Professor Ann M. Cornell, Kemiteknik, Tillämpad elektrokemi, Wallenberg Wood Science Center

Abstract

Litiumjon-batterier innehåller komponenter, exempelvis bindemedel och separatorer, som består av polymera material. Naturligt bildat cellulosa från trä kan finfördelas till nanometerstora partiklar vars morfologi beror på olika tillverkningsparameterar i sönderdelningsprocessen. Dessa partiklar kan sedan användas för att återskapa nanomaterial med strukturer liknande de i de polymera materialen i litiumjon-batterierna, och som också kan ersätta de senare med likvärdiga eller bättre prestanda.

Det huvudsakliga målet med detta arbete är att utvärdera möjligheten att använda nanofibrer av cellulosa från trä i litiumjon-batterier. Cellulosa behandlat på olika sätt har undersökts som material i batterikomponenter, genom elektrokemiska mätningar och in operando tekniker. Separatorer av cellulosa integrerade med elektroder visade sig kunna tillverkas i ett vattenfritt system, vilket avsevärt underlättar dess torkning, i en miljövänlig process utan skadliga kemikalier. Denna studie lyfter fram cellulosa som lovande material för separatorer, som motsvarar industriella behov utan att försämra materialens livslängd och jonledande egenskaper. Utöver applikationen litiumjon-batteri har nanofibrer av cellulosa undersökts som pH-känslig polymer och utgångsmaterial för hydrogeler, vilka har belagts på ledande ytor. Med denna metod kan man också tillverka kompositmaterial innehållande nanopartiklar i enskilda eller i flera skikt. Hydrogeler och kompositer syntetiserade genom denna teknik kan fungera som funktionella material i olika elektrokemiska tillämpningar.

Sammanfattningsvis, resultaten indikerar att användning av träbaserad cellulosa som råmaterial är fördelaktigt vid tillverkning av funktionella material genom miljövänliga processer, i olika elektrokemiska användningar där de visar utmärkta prestanda.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-268064