Recent progress of rechargeable water-based lithium batteries
| dc.contributor | Aalto-yliopisto | fi |
| dc.contributor | Aalto University | en |
| dc.contributor.advisor | Artem, Faustov | |
| dc.contributor.author | Güzey, Kevin | |
| dc.contributor.school | Kemiantekniikan korkeakoulu | fi |
| dc.contributor.supervisor | Kontturi, Eero | |
| dc.date.accessioned | 2024-07-30T08:11:27Z | |
| dc.date.available | 2024-07-30T08:11:27Z | |
| dc.date.issued | 2024-05-16 | |
| dc.description.abstract | In recent years the eminently approaching global energy crisis has made alternative energy storage solutions such as aqueous lithium-ion batteries a vastly talked about topic due to their cheap-, safe- and environmentally safe nature. Due to the high amount of energy generated by organic lithium-ion batteries they have generally been the preferred battery used in commercial electronics and electric vehicles. However, due to high-profile incidents (explosions and fires) caused by their mal functioning aqueous lithium-ion batteries have been discussed as a safer alternative to them. The low operation voltage and charge-and-discharge cycles count pose the biggest problems in utilizing aqueous lithium-ion batteries instead of their organic counterparts. While lithium-ion battery research already begun in the 1970s, it was in 1994 when aqueous lithium-ion batteries were examined properly as alternatives to organic lithium-ion batteries. At the beginning of their research only a handful of members of the scientific community had any faith in them, but over time lithium-ion batteries have evolved to interest many. The 2000s has been an excellent era for the development of aqueous lithium-ion batteries as many of the previous problems plaguing them have been solved or at least developed upon. Despite these developments aqueous lithium-ion batteries are not completely ready to be sold commercially, although they may not be far from reaching this status. This bachelor’s thesis is a literature study and examines the potential aqueous lithium-ion batteries hold as an energy source for commercial electronics and electric vehicles where safe, high energy-density batteries are required. As organic lithiumion batteries have been used in these devices for many years now, the thesis also examines whether it would be possible to replace them with the safer aqueous lithium-ion batteries. Furthermore, the thesis also explores the evolution of aqueous lithium-ion batteries from 1970s to present day and how that has affected the design of modern aqueous lithium-ion batteries. | en |
| dc.description.abstract | Johtuen koko maailmaa lähestyvästä energiakriisistä vesipohjaiset lithiumioniakut ovat nostattaneet suosiota vaihtoehtoisina energianlähteinä sähköautoille ja muulle kaupalliselle elektroniikalle. Perinteisesti kyseisten sähkölaitteiden energianlähteinä on käytetty orgaanisia litiumioniakkuja, mutta johtuen vesipohjaisten litiumioniakkujen halpuudesta, ympäristöystävällisyydestä sekä turvallisuudesta niitä on punnittu parempana vaihtoehtona jo pitkään. Vesipohjaisten litiumioniakkujen alhainen käyttöjännite sekä alhainen määrä lataus-purkaus kierroksia osoittautuvat kuitenkin isoimmaksi esteeksi niiden laajan skaalan käyttöönotossa ja orgaanisten litiumioniakkujen korvaamisessa. Litiumioniakkujen tutkiminen alkoi alun perin 1970-luvulla, mutta vasta 1994 vuodesta lähtien tarkasteltiin vesipohjaisia litiumioniakkuja kunnolla orgaanisten lithiumioniakkujen korvikkeeksi. Alussa tieteellisellä yhteisöllä ei ollut kovinkaan paljon luottoa litiumioniakkuihin, mutta ajan kuluessa ne ovat nostattaneet enemmän ja enemmän kiinnostusta. Viimeiset 20 vuotta ovat olleet litiumioniakkujen kehitykselle varsinkin tuottoisia ja monia alkuperäisiä ongelmia kuten alhaista energiatiheyttä ja lataus-purkaus kierroksien määrää on onnistuttu korjaamaan tai niiden vaikutusta lieventämään. Näistä kehityksistä huolimatta eivät vesipohjaiset litiumioniakut kuitenkaan ole täysin valmiita vielä kaupalliseen myyntiin. Kaukana tämän saavuttamisesta ne eivät kuitenkaan ole. Kandidaatintyö on kirjallisuustutkimus. Kandidaatintyössä tarkastellaan vesipohjaisten litiumioniakkujen potentiaalia energianlähteinä kaupallisille sähkölaitteille sekä sähköautoille, joissa vaaditaan turvallisia, korkeajännitteisiä sekä ympäristöystävällisiä akkuja. Sillä orgaanisia litiumioniakkuja on käytetty kyseisissä laitteissa jo pitkään, tarkastellaan kandidaatintyössä myös olisivatko kyseiset akut korvattavissa vesipohjaisella variantilla. Lisäksi kandidaatintyössä tarkastelee vesipohjaisten litiumioniakkujen kehitystä 70-luvulta nykypäivään ja miten edesmenneet tutkimukset ovat vaikuttaneet modernien akkujen rakenteeseen. | fi |
| dc.format.extent | 23 | |
| dc.format.mimetype | application/pdf | en |
| dc.identifier.uri | https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/129551 | |
| dc.identifier.urn | URN:NBN:fi:aalto-202407305133 | |
| dc.language.iso | en | en |
| dc.programme | Kemiantekniikan kandidaattiohjelma | fi |
| dc.programme.major | Materiaalitiede ja -tekniikka | fi |
| dc.programme.mcode | CHEM3013 | fi |
| dc.subject.keyword | aqueous | en |
| dc.subject.keyword | lithium-ion battery | en |
| dc.subject.keyword | cathodic-challenge | en |
| dc.subject.keyword | electrolyte | en |
| dc.subject.keyword | solid electrolyte interphase (SEI) | en |
| dc.subject.keyword | water-in-salt | en |
| dc.title | Recent progress of rechargeable water-based lithium batteries | en |
| dc.type | G1 Kandidaatintyö | fi |
| dc.type.dcmitype | text | en |
| dc.type.ontasot | Bachelor's thesis | en |
| dc.type.ontasot | Kandidaatintyö | fi |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
- Name:
- Güzey_Kevin_2024.pdf
- Size:
- 967.68 KB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
Aalto login required (access for Aalto Staff only).
