KUNICKÝ, D. Studium struktury vysokonapěťových katodových materiálů pro lithno iontové akumulátory metodou rentgenové strukturní analýzy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2018.

Posudky

Posudek vedoucího

Chladil, Ladislav

Zadání práce Bc. Daniela Kunického bylo zaměřeno na studium vysokonapěťových katodových materiálů metodou rentgenové difrakce. Cílem práce bylo nejprve optimalizovat měřící systém využívající elektrochemickou celu a ověřit na komerčním materiálu správnost měření a dále pak posoudit strukturní změny katodového materiálu v průběhu nabíjení. Proměření několika katodových materiálů - LiMn2O4 a částečně stabilizovaného LMO přídavky Ni a Cr mělo za cíl posoudit vliv dopantů na stabilizaci zejména objemových změn materiálu v průběhu cyklování. Vzhledem k technicky náročnému měření v hermeticky uzavřené cele a vzhledem k nutnosti přípravy speciálních elektrod bylo nutné při vypracování překonat množství dílčích překážek souvisejících s nastavením difraktometru či konstrukcí a ovládáním in-situ cely. Student přistupoval k řešení těchto problémů aktivně, samostatně a se zájmem o danou problematiku. Studentovi se povedlo úspěšně připravit funkční elektrody na substrátu z Al tahokovu, zkompletovat a sestavit in-situ měřící celu a především optimalizovat nastavení difraktometru tak, aby mohlo být provedeno získání dostatečného množství difrakčních spekter v procesu nabíjení. Toho bylo dosaženo vyrobením speciální divergenční clony o šířce 0,25 mm. I díky uvedeným krokům byly námi naměřené změny na komerčně využívaném materiálu LiFePO4 shodné s dostupnou literaturou s přesnotní na tři desetinná místa a lze tedy považovat odladění systému za dostatečné. Student dále provedl proměření vysokonapěťových materiálů na bázi LiMn2O4, přičemž získané poznatky byly diskutovány s dostupnou odbornou literaturou. Zcela nově byl posouzen také LNMO katodový materiál částečně dopovaný chromem z hlediska jeho objemových změn. Tím byl posouzen vliv částečné substituce chromu na stabilizaci objemových změn materiálu, což považuji za zcela novou a dosud nepublikovanou informaci. Vzhledem ke splnění zadání diplomové práce, k tvůrčímu přístupu studenta k řešení zadaného úkolu a vzhledem k vysoké odborné úrovni práce hodnotím práci nejvyšší možnou známkou A a práci doporučuji k obhajobě.

Navrhovaná známka
A
Body
95

Posudek oponenta

Čech, Ondřej

Pan Bc. Daniel Kunický odevzdal k posouzení svou diplomovou práci s názvem Studium struktury vysokonapěťových katodových materiálů pro lithno-iontové akumulátory metodou rentgenové strukturní analýzy. Práce se zabývá in-situ zkoumáním změn mřížkových parametrů a objemových změn u kubických materiálů založených na různě dopovaném LiMn2O4. Práce je členěna logicky a systematicky, teoretická část dobře propojuje strukturní vlastnosti kladných elektrodových materiálů se studiemi provedenými na těchto materiálech pomocí rentgenové difrakce, je zde dobře vymezeno směřování praktické části, která následuje. U popisovaných materiálů jsou hojně uváděny difraktogramy z vědeckých studií a diskutovány změny spekter v návaznosti na změny struktury. Zároveň oceňuji, že teoretická část neobsahuje přemíru obecných informací o lithium-iontových bateriích, které by zbytečně odváděly pozornost od tématu. V kapitole Použité měřící metody je úvod do difrakce, její instrumentace a přehled informací, které je možné pomocí této metody získat. Je zde popsána měřící in-situ cela, na obrázcích je ale bohužel vyobrazena verze cely, která neslouží k měření rentgenové spektroskopie. V samostatné podkapitole je uvedena Scherrerova rovnice a kompenzace rozšíření peaků způsobeném samotným měřícím zařízení. Literární podklady byly čerpány téměř výhradně z anglicky psaných vědeckých článků a často se odkazují na práce významných kapacit v oboru. Výčet citovaných děl obsahuje 50 položek a lze konstatovat, že byly použity jen takové práce, které jsou velmi úzce svázány s tématem. Praktická část by se dala rozdělit na část přípravnou, která se zabývá předběžným ověřením použití metody s daným vybavením a instrumentací, část optimalizace měření na nové divergenční cloně s kalibrací strojového úhlového rozšíření peaků na standardu LaB6 a samotné řešení strukturních změn na materiálech LiMn2O4, LiNi0,5Mn1,5O4 a LiCr0,1Ni0,4Mn1,5O4. Jedinou výtku bych měl ke kapitole, která se zabývá ověřením možností použití metody rentgenové difrakce, kde je jako testovaný materiálový standard použitý LiFePO4. Zobrazené grafy galvanostatických měření nekorespondují s popsaným postupem měření a křivky v grafech nejsou srozumitelně komentovány tak, aby bylo zřejmé jak a proč bylo měření provedeno. Z výsledků rentgenové spektroskopie je ale patrné, že přípravná měření splnila svůj cíl a výsledky strukturních změn se shodují se studiemi. Popis strukturních změn u LiMn2O4, LiNi0,5Mn1,5O4 a LiCr0,1Ni0,4Mn1,5O4 je proveden precizně, nechybí přehledná diskuse a srovnání dosažených výsledků s výsledky z vědeckých článků. Jediným drobným nedostatkem v této části práce je chyba ve vyčíslení velikosti krystalitu z rozšíření peaků XRD spektra, kde je buď špatně stanovená číselná hodnota, nebo špatně použitá jednotka. Srovnání velikosti krystalitu stanovené z rentgenového spektra a z analýzy snímků elektronového mikroskopu proto není jednoznačné. Určování velikosti krystalitu je nicméně použito pouze jako metoda doplňková, na závěry plynoucí z této práce nemá zmiňovaná chyba vliv. Práce prokázala, že použitá metoda in-situ měření a navržená instrumentace má potenciál spolehlivě popisovat strukturní změny elektrodových materiálů způsobené elektrochemickými procesy.

Navrhovaná známka
A
Body
90

Otázky

eVSKP id 112290