Scattering-based structural studies of functional materials: with a focus on structural disorder in battery electrodes

Martin Karlsen

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

19 Downloads (Pure)

Abstract

Studier af materialers struktur og deres relation til materialeegenskaber er heltcentralt for materialevidenskab. Det samme gør sig gældende for elektrodematerialer til genopladelige batterier. På dørtærsklen til en grøn omstilling er udvikling af nye elektrodematerialer til genopladelige batterier essentiel. Tidligere blev høj krystallinitet, altå ordnet struktur på den atomare skala, tænkt som en nødvendighed for elektrodematerialer i interkalationsbatterier som for eksempel Li-ion batterier. Velordnede krystallinske materialer kan studeres gennem pulverdiffraktionsteknikker kombineret med Rietveld-analyse. I de senere år er det dog blevet indset, at strukturel uorden ikke nødvendigvis er en skidt ting for elektrodematerialer til genopladelige batterier. Strukturel uorden er dog ofte associeret med tab af diffraktionssignal og andre værktøjer er derfor nødvendige for at undersøge den atomare struktur for disse uordnede materialer. Totalspredningsteknikker kombineret med parfordelingsfunktionsanalyse tilbyder indsigt i den atomare struktur for ellers uordnede materialer. Da strukturel uorden er et fokus for dette værk er parfordelingsfunktionsanalyse en central teknik, der anvendes til at studere TiO2-bronze nanokrystaller og nanokrystallinsk TiO2-rutil som elektroder i Li-ion batterier, ligesom teknikken anvendes til at studere uorden for jernhydroxidfosfathydrat som Na-ion batterielektrode. Parfordelingsfunktionsanalyse er imidlertid ikke kun relevant for at studere uorden i batterimaterialer. I dette værk er teknikken også anvendt til at studere iridiumoxid-materialer, der anvendes til iltudviklingsreaktioner i polymermembran elektrolyseceller.

Datalogiaspekter er blevet mere og mere vigtige i løbet af uddannelsesforløbet. Derfor præsenteres eksempler og overvejelser for dette også i dette værk. Dette inkluderer både behandling og analyse af data, ligesom et prototypeprogram for maskinlæsbar litteratur og datadreven litteratursøgning bliver præsenteret.

Alt arbejde præsenteret i dette værk er centreret omkring strukturelle studier for funktionelle materialer.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Ravnsbæk, Dorthe Bomholdt, Vejleder
Dato for forsvar4. nov. 2022
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 25. okt. 2022

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Scattering-based structural studies of functional materials: with a focus on structural disorder in battery electrodes'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater