LTO as a promising anode material for aqueous batteries: synthesis routes, properties and electrode preparation approaches
Φόρτωση...
Ημερομηνία
2026-05-26
Συγγραφείς
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
ΕΛΜΕΠΑ, Σχολή Μηχανικών (ΣΜΗΧ), ΔΠΜΣ Νανοτεχνολογία για Ενεργειακές Εφαρμογές
Επιβλέπων
Περίληψη
The growing integration of renewable energy sources into modern electricity systems has significantly increased the need for energy-storage technologies that are safe, sustainable, and cost-effective. Among the various alternatives under investigation, aqueous lithium-ion batteries (ALIBs) have emerged as a promising option due to their intrinsic safety, high ionic conductivity, environmental compatibility, and the use of non-flammable electrolytes. Nevertheless, their broader deployment remains constrained by the narrow electrochemical stability window of water and by the complex interfacial reactions occurring at the electrode–electrolyte interface.
Lithium titanate (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) has attracted considerable attention as an anode material for aqueous systems because of its exceptional structural stability, negligible volume change during lithiation and delithiation, and relatively high operating potential, which helps mitigate hydrogen evolution. This thesis presents a comprehensive literature-based study of LTO in ALIB configurations, examining synthesis approaches, structural and electrochemical characteristics, electrolyte design strategies, and electrode fabrication techniques.
Η αυξανόμενη ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στα σύγχρονα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας έχει αυξήσει σημαντικά την ανάγκη για τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας που είναι ασφαλείς, βιώσιμες και οικονομικά αποδοτικές. Μεταξύ των διαφόρων εναλλακτικών λύσεων που βρίσκονται υπό διερεύνηση, οι υδατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου (ALIB) έχουν αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη επιλογή λόγω της εγγενούς ασφάλειας, της υψηλής ιοντικής αγωγιμότητας, της περιβαλλοντικής συμβατότητας και της χρήσης μη εύφλεκτων ηλεκτρολυτών. Παρ' όλα αυτά, η ευρύτερη ανάπτυξή τους παραμένει περιορισμένη από το στενό παράθυρο ηλεκτροχημικής σταθερότητας του νερού και από τις πολύπλοκες διεπιφανειακές αντιδράσεις που συμβαίνουν στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη. Το τιτανικό λίθιο (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) έχει προσελκύσει σημαντική προσοχή ως υλικό ανόδου για υδατικά συστήματα λόγω της εξαιρετικής δομικής του σταθερότητας, της αμελητέας αλλαγής όγκου κατά τη λιθίωση και την απολιθίωση και του σχετικά υψηλού λειτουργικού δυναμικού, το οποίο βοηθά στον μετριασμό της έκλυσης υδρογόνου. Αυτή η διατριβή παρουσιάζει μια ολοκληρωμένη βιβλιογραφική μελέτη του LTO σε διαμορφώσεις ALIB, εξετάζοντας τις προσεγγίσεις σύνθεσης, τα δομικά και ηλεκτροχημικά χαρακτηριστικά, τις στρατηγικές σχεδιασμού ηλεκτρολυτών και τις τεχνικές κατασκευής ηλεκτροδίων.
Η αυξανόμενη ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στα σύγχρονα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας έχει αυξήσει σημαντικά την ανάγκη για τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας που είναι ασφαλείς, βιώσιμες και οικονομικά αποδοτικές. Μεταξύ των διαφόρων εναλλακτικών λύσεων που βρίσκονται υπό διερεύνηση, οι υδατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου (ALIB) έχουν αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη επιλογή λόγω της εγγενούς ασφάλειας, της υψηλής ιοντικής αγωγιμότητας, της περιβαλλοντικής συμβατότητας και της χρήσης μη εύφλεκτων ηλεκτρολυτών. Παρ' όλα αυτά, η ευρύτερη ανάπτυξή τους παραμένει περιορισμένη από το στενό παράθυρο ηλεκτροχημικής σταθερότητας του νερού και από τις πολύπλοκες διεπιφανειακές αντιδράσεις που συμβαίνουν στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη. Το τιτανικό λίθιο (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) έχει προσελκύσει σημαντική προσοχή ως υλικό ανόδου για υδατικά συστήματα λόγω της εξαιρετικής δομικής του σταθερότητας, της αμελητέας αλλαγής όγκου κατά τη λιθίωση και την απολιθίωση και του σχετικά υψηλού λειτουργικού δυναμικού, το οποίο βοηθά στον μετριασμό της έκλυσης υδρογόνου. Αυτή η διατριβή παρουσιάζει μια ολοκληρωμένη βιβλιογραφική μελέτη του LTO σε διαμορφώσεις ALIB, εξετάζοντας τις προσεγγίσεις σύνθεσης, τα δομικά και ηλεκτροχημικά χαρακτηριστικά, τις στρατηγικές σχεδιασμού ηλεκτρολυτών και τις τεχνικές κατασκευής ηλεκτροδίων.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Lithium titanate oxide (LTO), Aqueous lithium-ion batteries, Electrolyte engineering, Electrode, Energy storage, Τιτανικό λίθιο, Υδατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου, Μηχανική ηλεκτρολυτών, Ηλεκτρόδιο, Αποθήκευση ενέργειας