Facebook Instagram Twitter RSS Feed Back to top on side

Témy doktorandského štúdia

Elektrotechnický ústav SAV, v. v. i.

Názov témy
Funkcionalizácia mezoporóznych štruktúr pre aplikácie v batériách
Program DŠ
Fyzika kondenzovaných látok a akustika
Meno školiteľa/-ky
Ing. Boris Hudec, PhD.
Kontakt:
Prijímajúca škola
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK
Stručná anotácia
Hlavnou prekážkou praktického využitia viacerých momentálne rozvíjaných koncepcií Li-ion batérii je degradácia rozhrania medzi tekutým elektrolytom a mezo-poréznou elektródou. Vďaka obrovskej ploche elektródy je možné funkcionalizáciou rozhrania na nano-škále výrazne vylepšiť vlastnosti rôznych typov batérii. Ideálnou metódou je depozícia po atomárnych vrstvách (ALD, atomic layer deposition), ktorá umožňuje rovnomerne pokryť atomárne tenkou vrstvou materiálu aj substráty s veľmi zložitou povrchovou morfológiou akými sú mezo-porézne (póry 2-50 nm) elektródy batérii. Prvé sľubné výsledky využitia ALD na modifikáciu katód batérii oxidovými vrstvami hrúbok jednotiek nanometrov už boli dosiahnuté, chýba ale systematická fyzikálna analýza mechanizmov funkcionalizácie.
Cieľom tejto práce bude porozumieť mechanizmu ALD na vysoko-štruktúrovaných mezo-poréznych podložkách a fyzikálnemu princípu funkcionalizácie elektród nano-vrstvami. Náplňou výskumu bude systematické hľadanie korelácií medzi funkcionalizáciou komerčných mezo-poréznych katódových štruktúr (LFP, NMC…) pomocou ALD za rôznych experimentálnych podmienok a výslednými elektrickými charakteristikami z nich pripravených batérii. Vyhodnocovať sa bude funkcionalizácia pomocou ultra-tenkých (jednotky nm) ALD oxidových vrstiev (Al2O3, ZnO…) s využitím ex-situ (PALS, SIMS, TEM) a in-situ (RGA, QMS) spektroskopických metód. Ku korelácii podmienok ALD rastu so spektroskopickými dátami bude využitá simulácia dynamiky toku plynov (CFD) počas ALD rastu v prostrediach Autodesk CFD a Ansys Fluid.
Študent bude súčasťou výskumného tímu, ktorý rieši tému v rámci prebiehajúcich výskumných grantov.