CHEM-A1400 Tulevaisuuden materiaalit (5 op) LABORATORIOTYÖN RAPORTTI

Transkriptio

1 CHEM-A1400 Tulevaisuuden materiaalit (5 op) LABORATORIOTYÖN RAPORTTI TYÖ Litiumioniakku Ryhmä Ryhmän johtaja työ tehty palautus pvm Vastaa raportissa alla esitettyihin kysymyksiin. Tee raportista kuitenkin yhtenäinen kokonaisuus ja poista apukysymykset lopullisesta versiosta. JOHDANTO (1,25 p) Työohjeen kuvassa 2 on esitetty litiumioniakuissa käytettävien elektrodimateriaalien kide-rakenteita. Mistä materiaaleista on kyse? Kuvaile materiaalien kiderakenteita ja niiden eroja lyhyesti. Miten elektrodimateriaalin kiderakenne vaikuttaa sen toimintaan kennossa (turvallisuus, kennon sykli-ikä)? Mitä positiivi- ja mitä negatiivielektrodia näistä materiaaleista litiumioniakuissa on perinteisesti käytetty? Miksi niitä yritetään korvata muilla materiaaleilla? TYÖN KUVAUS (2 p) Kuvaile elektrodin valmistus (pastan koostumus, pinnoituksessa käytetty märkäpaksuus ja käytetyt laitteet: käyttötarkoitus, tyyppi, valmistaja ja valmistusmaa). Mitä elektrodinäytteille täytyy vielä tehdä ennen nappikennojen kokoamista? Nimeä nappikennon osat ja kuvaile niiden tehtävät nappikennossa. Mitä muita materiaaleja (elektrodit, elektrolyytti) ja laitteita nappikennon kokoamisessa käytettiin? 1

2 Miksi nappikennot kootaan hanskakaapissa (argon-ilmakehässä)? Millaisissa olosuhteissa kaupalliset kennot kootaan teollisuudessa ja miksi? Kuvaile nappikennojen mittauksiin käytetyt laitteet ja syklausohjelman rakenne. Miksi kennojen lataus- ja purkuvirroissa käytetään C-arvoja? TULOKSET (1,5 p) Laske leikattujen Li4Ti5O12-elektrodinäytteiden sisältämät aktiivisen aineen (Li4Ti5O12) massat sekä yhtälön (1) avulla näytteiden kapasiteetit, kun puhtaan Li4Ti5O12:n teoreettinen kapasiteetti on 175 mah/g. Tee esimerkkisijoitus laskuista yhdelle näytteistä. Esitä leikattujen elektrodinäytteiden massat (sisältäen alumiinifolion), aktiivisen aineen (Li4Ti5O12) massat sekä näytteiden kapasiteetit taulukossa 1. Taulukko 1. Näyte m(elektrodinäyte) / mg m(li4ti5o12) / mg C / mah VIRHETARKASTELU (1,5 p) Minkä kapasiteettiarvojen välillä leikattujen elektrodien kapasiteetit vaihtelevat? Mistä tämä aiheutuu? Arvioi, onko tämä merkittävä virhelähde. Kuvaile, mitä virheitä nappikennon kokoamisessa voi tapahtua. 2

3 TULOSTEN TARKASTELU JA JOHTOPÄÄTÖKSET (2,5 p) Puhtaan LiCoO 2:n teoreettinen kapasiteetti materiaalin sisältämän litiummäärän perusteella laskettuna on 274 mah/g, mutta käytännössä saavutettavat kapasiteetit (ja laskuissa käytetty teoreettinen kapasiteetti) ovat luokkaa 160 mah/g. Mistä ero johtuu? Kuvaile lyhyesti, mitä työohjeen kuvassa 3 (jännite vs. spesifinen kapasiteetti) tapahtuu. Kerro lisäksi kuvan 4 perusteella, miten käytetty virta vaikuttaa kennosta saatavaan spesifiseen kapasiteettiin. Vastasiko syklauksessa nappikennosta mitattu kapasiteetti teoreettista arvoa? Mistä ero voi johtua? Litiumioniakkujen tulevaisuudennäkymät? Mitä etuja ja haasteita teknologialla on (esimerkiksi materiaalien ja turvallisuuden suhteen)? PALAUTE TYÖSTÄ (J) LÄHDELUETTELO (0,25 p) Tekstin kieliasu ja luettavuus 1 p. 3

4 CHEM-A1400 Tulevaisuuden materiaalit (5 op) ARVIOINTIRAPORTTI Työ Opiskelija pvm OPISKELUAJAN SEURANTA Merkitse taulukkoon puolen tunnin tarkkuudella, kuinka paljon aikaa käytit eri työskentelymuotoihin. Työhön valmistautuminen Laboratoriotyöskentely Raportin työstäminen Itsenäinen opiskelu TYÖSKENTELYN ARVIOINTI Itsearviointi (ympyröi parhaiten työskentelyäsi kuvaava arvosana) (Työohjeisiin tutustuminen ennen työtä, ohjeiden ymmärtäminen, alustavan työsuunnitelman teko) (Työsuunnitelman tekoon osallistuminen, työnjaon suunnittelu, ryhmän jäsenten huomioiminen) (Turvalliset ja huolelliset työtavat, aktiivisuus ryhmässä, ryhmän jäsenten huomioiminen) (Pohdintojen teko, osallistuminen tulosten laskemiseen, osallistuminen tuloslomakkeen täyttöön) Sanallista palautetta (voit esimerkiksi tarkemmin perustella eri kohdissa antamiasi arvosanoja): Anna lopuksi ryhmälle arvosana, joka mielestäsi parhaiten kuvaa ryhmän suoritusta: Heikko Hyvä Kiitettävä Voit myös kirjoittaa koko ryhmää koskevaa sanallista palautetta: 4

5 Ryhmän jäsenten vertaisarviointi 5