Badania nad akumulatorami litowo-jonowymi

Koordynator:
Prof. UAM dr hab. Kosma Szutkowski (kosma_sz@amu.edu.pl, corenmr@amu.edu.pl)

Członek zespołu:
mgr inż. Dominika Anioł (domtub@amu.edu.pl)

Badania współfinansowane z OPUS18

Kim jesteśmy?

Stanowimy interdyscyplinarny zespół badawczy w Centrum NanoBioMedycznym na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Prowadzimy badania oraz rozwijamy się w zakresie akumulatorów litowo-jonowych, sodowo-jonowych oraz baterii nowej generacji (z wykorzystaniem elektrolitów stałych, Solid-State Electrolytes). Nasze kompetencje łączą wiedzę i doświadczenie z zakresu chemii, fizyki, inżynierii materiałowej oraz symulacji komputerowych. Oferujemy szyte na miarę rozwiązania dla producentów baterii – od bezpieczniejszych elektrolitów po optymalizację konstrukcji ogniw. Prowadzimy badania w celu minimalizacji ryzyka pożaru oraz zjawiska thermal runaway. Nasze zaplecze obejmuje testy laboratoryjne, prototypowanie i analizę materiałów. Mamy wieloletnie doświadczenie w projektach naukowo-badawczych i jesteśmy otwarci na współpracę z partnerami naukowymi oraz przemysłowymi.

Co oferujemy?

W naszych badaniach skupiamy się na kompleksowej charakterystyce nowej generacji elektrolitów stałych. W zakresie naszych badań i analiz znajdują się:

1. Szybka analiza strukturalna nowych elektrolitów z wykorzystaniem dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) – opracowaliśmy własny algorytm, który umożliwia dopasowanie czterech typów sieci krystalicznych, przyspieszając późniejszą, pogłębioną analizę Rietveld Refinement.
   
2. Pełna charakterystyka przewodnictwa jonowego wraz z analizą temperaturową i energetyką aktywacji z wykorzystaniem spektroskopii impedancyjno-dielektrycznej (EIS, BDS) – techniki te służą do precyzyjnego wyznaczania przewodnictwa jonowego, mierząc zależną od częstotliwości odpowiedź materiału na pole elektryczne. Wyniki te przekładają się wprost na wydajność ogniwa i maksymalną wydajnością prądową.
3. Unikalne badania anizotropii transportu wykorzystując zaawansowane techniki NMR (pomiar tensora dyfuzji ⁷Li oraz 2D EXSY).
   Układy krystaliczne w dużej mierze obdarzone są anizotropią co powoduje, że przewodnictwo zależy od ułożenia osi krystalograficznej oraz od kierunku, w którym przewodzone są jony. W naszym laboratorium zaimplementowaliśmy unikalną metodę magnetycznego rezonansu jądrowego polegającej na analizie tensora dyfuzji jonów litu w sproszkowanych układach krystalicznych, umożliwia nam to pomiar przewodnictwa jonowego na poziomie atomowym. Badania uzupełniamy dwuwymiarowymi eksperymentami spektroskopii wymiennej ⁷Li EXSY NMR. Główną informacją jest liczba niezależnych ścieżek dyfuzji jonów dla danego elektrolitu oraz ruchliwość jonów w różnych skalach czasu i długości.
4. Symulacje ab initio i dynamiki molekularnej – dzięki obliczeniom numerycznym weryfikujemy mechanizmy przewodnictwa, wizualizujemy ścieżki dyfuzji w sieci krystalicznej, obliczamy teoretyczne współczynnik dyfuzji oraz przewodnictwa. Używamy programów takich Orca, Quantum Espresso, Yasara oraz Gromacs.
5. Prototypowanie – wytwarzamy, testujemy i charakteryzujemy ogniwa guzikowe typu CR20XX oparte na opracowanych przez nam materiałach. Ogniwa guzikowe (coin calls) montujemy w komorze rękawicowej (glovebox) wypełnionym argonem lub azotem, następnie poddajemy cyklom galwanostatycznego ładowania-rozładowania i woltamperometrii cyklicznej.

Podsumowanie

Dlaczego warto z nami współpracować?

• Oferujemy dostęp do zespołu naukowców oraz nowoczesną i unikalną infrastrukturę badawczą.
• Mamy doświadczenie w projektach R&D.
• Staramy się dostarczyć wyniki o charakterze aplikacyjnym, wspierającym kluczowe cele biznesowe.

Kontakt

Adam Mickiewicz University, Poznań, Poland

NanoBioMedical Centre, ul. Wszechnicy Piastowskiej 3, PL61614 Poznań, Poland

Laboratory of Spectroscopy and Molecular Simulations of Functional Materials

e-mail: corenmr@amu.edu.pl | kosma_sz@amu.edu.pl | domtub@amu.edu.pl