Aktuálne riešené dizertačné práce v akademickom roku 2025/2026
Pokročilé katódové materiály pre batérie novej generácie: Li-S a bezkobaltové katódy
Školiteľ: Dr. Prangya Parimita Sahoo /CEMEA SAV; e-mail: prangya.sahoo@savba.sk/
Študent: Mgr. Manish
Študijný program: Anorganická chémia
Anotácia: Lítium-sírové (Li-S) batérie predstavujú sľubnú technológiu „za Li-ion“. Tieto batérie využívajú elementárnu síru, čo je všeobecne vyskytujúci sa cenovo výhodný materiál. Použitie síry umožňuje výrobu ľahkých článkov s cenovo dostupnejšími materiálmi a zároveň rieši nedostatok dodávok ako aj environmentálne a sociálne výzvy spojené s výrobou kobaltu. Pokročilé ochranné techniky, ako je rast po atomárnych vrstvách (ALD), zvýši stabilitu sírovo-uhlíkových katód. Vo všeobecnosti sú katódy na báze síry náchylné na parazitné reakcie spôsobené vysoko reaktívnymi polysulfidmi lítia a na ich rozpúšťanie v elektrolyte počas nabíjacích/vybíjacích cyklov, čo znižuje životnosť a stabilitu systému. Ukázalo sa, že potiahnutie vhodným elektrokatalyzátorom ako aj ochrannými funkčnými tenkými vrstvami zmierňuje kyvadlový efekt a predlžuje životnosť článku. Táto štúdia sa zameria aj na katódové materiály z oxidov kovov bez obsahu kobaltu. Bude sa skúmať aj vplyv ultratenkých ochranných vrstiev na elektrochemické vlastnosti týchto pokročilých katódových materiálov.
Kľúčové slova: Li-ion batérie, Li-S katóda, Ukladanie atómovej vrstvy, Katóda LiMn2O4
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
ALD-protected Next Generation Lithium-Sulfur battery Cell, Europe Horizon project No. 101202842
Pokročilé anódy pre novú generáciu Li-batérií
Školiteľ: Dr. Prangya Parimita Sahoo /CEMEA SAV; e-mail: prangya.sahoo@savba.sk/
Študent: Mgr. Adarsh Sunilkumar
Študijný program: Anorganická chémia
Anotácia: Súčasné lítium-iónové batérie využívajú grafitové anódy so stabilným cyklovaním, ale ich nízka vybíjacia kapacita obmedzuje ďalšie aplikácie. Materiály pre legovanie anód, ako je kremík, sú intenzívne študované kvôli ich vysokej kapacite. Kremík tiež ponúka výhody, ako je široký výskyt, šetrnosť k životnému prostrediu a nízke náklady. Anódy na báze kremíka však čelia výzvam, vrátane výraznej expanzie objemu počas litiácie/delitiácie a tvorby nestabilnej medzifázovej vrstvy pevného elektrolytu (SEI), čo vedie k zníženiu kapacity a degradácii. Cieľom tohto projektu je zvýšiť dlhodobú stabilitu anód Si/Gr s vysokým obsahom kremíka pomocou ochranných povrchových tenkých vrstiev pripravených využitím nanášania po atomárnych vrstvách (ALD), použitím prísad do elektrolytov a vývojom nových polymérnych pojív. Alternatívnou možnosťou je využitie kovového lítia ako anódy pre novú generáciu Li-batérií. Pre vyriešenie problémov nestability kovového lítia využijeme nanášanie po atomárnych vrstvách (ALD) ako povrchovú úpravu. Na vyhodnotenie výkonu a stability pripravených anód budú využité elektrochemické merania,
Kľúčové slova: Li-ion batérie, silikónová anóda, rast po atomárnych vrstvách, lítiová kovová anóda
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
FULLy integrated, autonomous & chemistry agnostic Materials Acceleration Platform for sustainable Batteries, FULL-MAP, projekt Horizon Europe No. 101192848
Vysokonapäťové vrstvené a spinelové katódové materiály pre lítium-iónové batérie novej generácie
Školiteľ: Dr. Prangya Parimita Sahoo /CEMEA SAV; e-mail: prangya.sahoo@savba.sk/
Študent: Mgr. Indranil Bhattacharya
Študijný program: Anorganická chémia
Anotácia: Vysokonapäťové katódové materiály, ako sú vrstvený LiNi₀.₈Mn₀.₁Co₀.₁O₂ (NMC 811) a spinelové LiMn₂O₄ (LMO) a LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄ (LNMO), ponúkajú možnosti zvýšenia energetickej hustoty v lítiovo-iónových batériách novej generácie. Ich praktické využitie je však obmedzené povrchovou degradáciou, rozpúšťaním prechodových kovov a oxidáciou elektrolytu pri vysokých napätiach. Tento výskum sa zameriava na zlepšenie elektrochemickej stability a medzirozhranovej kompatibility týchto katód prostredníctvom povrchovej úpravy metódou atómovej vrstvovej depozície (ALD), optimalizácie spojiva a úpravy elektrolytu. Nanášajú sa ultratenké vrstvy Al₂O₃ a TiO₂ metódou ALD, ktoré vytvárajú konformné a ochranné povlaky potláčajúce nežiaduce reakcie a zlepšujúce štruktúrnu integritu. Hodnotia sa účinky rôznych spojív – vrátane PVDF, CMC/SBR a alginátov – na adhéziu elektródy a cyklickú stabilitu. Okrem toho sa skúma kompatibilita vysokonapäťových elektrolytov obsahujúcich pokročilé soli a aditíva s povrchmi upravenými povlakmi. Elektrochemické merania sa vykonávajú s cieľom vyhodnotiť kombinovaný vplyv optimalizácie povlaku, spojiva a elektrolytu na udržanie kapacity a zvýšenú bezpečnosť nad 4,5 V. Štruktúrne a medzirozhraniové zmeny sa analyzujú pomocou techník XRD, SEM/TEM a XPS. Zistenia poskytujú komplexné pochopenie mechanizmov degradácie a stanovujú dizajnové stratégie pre odolné, vysokoenergetické lítiovo-iónové katódy.
Kľúčové slová: vysokonapäťové batérie, spinel, duálne iónové batérie, atómová vrstvová depozícia
Projekt v rámci, ktorého sa bude daná téma riešiť:
Sustainable High-Voltage Batteries Based on Hybrid Cathodes Enabling Dual-Ion Energy Storage, SusHiBatt, project M-ERA.NET