Väitös, kemia ja materiaalitiede, MSc Princess Stephanie Llanos

Väitöskirjan nimi: High-Voltage Cycling Stability of Nickel-Rich Electrodes for Lithium-ion Batteries

Väittelijä: Princess Stephanie Llanos
Vastaväittäjä: Prof. Neil Dasgupta, University of Michigan, Yhdysvallat
Kustos: Prof. Tanja Kallio, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Sähköajoneuvojen yleistyessä kasvaa kiinnostus entistä enemmän energiaa varastoviin litiumioniakkuihin (Li-akku), jotka mahdollistavat pidemmän ajomatkan. Tämä väitöskirjatutkimus tarkastelee korkean energiatiheyden Li-akkuja, joissa hyödynnetään nikkelirikkaita katodeja korkealla käyttöjännitteillä. Tämä lähestymistapa kasvattaa energiatiheyttä, mutta nopeuttaa katodimateriaalin ikääntymistä. 

Työssä tutkitaan, miten pinnoitteet voivat parantaa nikkelirikkaiden katodien kestävyyttä. Eri elektrodinvalmistuksen vaiheissa valmistettujen pinnoitteiden näytetään vähentävän haitallisia pintareaktioita ja rajoittavan materiaalin sisäisiä rakenteellisia muutoksia. Tutkimuksessa tarkastellaan myös pinnoitteen muodostumista atomitasolla ja osoitetaan, että katodin pintakemia vaikuttaa voimakkaasti pinnoitteen muodostumiseen. Työssä tunnistetaan keskeiset pinnoiteparametrit, jotka vaikuttavat suorituskykyyn korkeissa jännitteissä sekä todennetaan pinnoitteiden rooli ikääntymisen hillitsemisessä.

Tulokset valitsevat siitä, miten pintapinnoitteet voivat pidentää korkean energiatiheyden Li-akkujen käyttöikää, ja tukevat akkujen elektrodien tutkimusta ja valmistusta.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.