Orgaaniset radikaalit akkumateriaaleina

Thumbnail Image

Files

Kaskelevicius_Simonas_2025.pdf (443.5 KB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-05-26

Department

Major/Subject

Kemian tekniikka ja prosessit

Mcode

CHEM3050

Degree programme

Kemiantekniikan kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

28

Series

Abstract

Tämä kandidaatintutkielma tarkastelee orgaanisia radikaaleja ja niiden soveltuvuutta akkuteknologiaan. Orgaaniset radikaalit, radikaalimolekyylit ja radikaalipolymeerit tarjoavat lupaavan vaihtoehdon ladattaville akuille niiden nopeiden redoxreaktioiden, kohtuullisen elektrodikapasiteetin ja pitkän lataus-purkausjaksojen kestävyyden ansiosta. Orgaanisten radikaalien hyödyntäminen akkuteknologiassa voi myös mahdollistaa kevyempien ja edullisempien akkumateriaalien kehittämisen verrattuna perinteisiin akkumateriaaleihin, kuten litiumiin ja kobolttiin. Lisäksi orgaanisten materiaalien kierrätettävyys ja ympäristöystävällisyys tekevät niistä houkuttelevan vaihtoehdon kestävämmän energian varastointiteknologian kehittämiseksi. Tutkimuksessa tarkastellaan orgaanisten radikaalien kemiallisia ja sähkökemiallisia ominaisuuksia, niiden vuorovaikutuksia elektrolyyttien kanssa sekä niiden käytettävyyttä eri akkuteknologioissa. Orgaaniset radikaalit voivat toimia joko elektrodiaktiivisina materiaaleina tai elektrodireaktioita välittävinä aineina. Esimerkiksi radikaalipolymeerit, kuten TEMPOkorvattu polymetakrylaatti, ovat osoittaneet erinomaisia lataus-purkauskapasiteetteja ja pitkän eliniän. Lisäksi orgaaniset akkuteknologiat, jotka hyödyntävät täysin orgaanisia polymeerikatodeja ja -anodeja, tarjoavat ympäristöystävällisemmän vaihtoehdon perinteisille akuille ilman raskasmetalleja. Tutkimuksessa tarkastellaan orgaanisten radikaalien kemiallisia ja sähkökemiallisia ominaisuuksia, niiden vuorovaikutuksia elektrolyyttien kanssa sekä soveltuvuutta eri akkuteknologioihin.

This bachelor’s thesis examines organic radicals and their suitability for battery technology. Organic radicals, radical molecules, and radical polymers offer a promising alternative for rechargeable batteries due to their fast redox reactions, reasonable electrode capacity, and durability over long charge-discharge cycles. Utilizing organic radicals in battery technology may also enable the development of lighter and more cost-effective battery materials compared to traditional materials such as lithium and cobalt. Furthermore, the recyclability and environmental friendliness of organic materials make them an attractive option for the development of more sustainable energy storage technologies. This study explores the chemical and electrochemical properties of organic radicals, their interactions with electrolytes, and their usability in various battery technologies. Organic radicals can function either as electrode-active materials or as mediators of electrode reactions. For example, radical polymers such as TEMPO-substituted polymethacrylate have demonstrated excellent charge-discharge capacities and long lifespans. In addition, organic battery technologies that utilize fully organic polymer cathodes and anodes offer a more environmentally friendly alternative to conventional batteries without the use of heavy metals. This study examines the chemical and electrochemical properties of organic radicals, their interactions with electrolytes, and their applicability to different battery technologies.

Description

Supervisor

Aromaa, Jari

Thesis advisor

Niskanen, Jukka

Keywords

orgaaninen radikaali, akku, radikaalipolymeeri, energian varastointi

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202506104388

Collections

[kand] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM