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.
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.
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.
eVSKP id 112290