Bachelor's Thesis

Preparation of electrode materials for sustainable Na-ion batteries

Final Thesis 5.9 MB

Author of thesis: Jaromír Kotlán

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Antonín Šimek

Reviewer: Ing. Martin Šedina

Abstract:

This bachelor thesis deals with the preparation of electrode materials for sustainable sodium-ion batteries, with an emphasis on anode materials. It includes an introduction to the history, principles, and materials used in the modern, dominant lithium-ion battery technology. The following section on sodium-ion battery technology discusses its development to date, compares it with lithium-ion batteries, and focuses on carbon – and tin-based materials as promising groups of anode materials. Experimental outcome of the thesis is the proccesing of waste biomass and the subsequent synthesis of hard carbon, which serves as an active material in the negative electrode, along with its electrochemical and physical characterization.

Keywords:

Accumulator, sodium, lithium, anode, renewable resources, hard carbon, biomass, tin

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Otázky komise: Proč jste použil oxalát a ne například oxid? Vysvětlete v čem je ta ekologičnost, když tu zmiňujete mnoho různých chemikálii a energie spotřebované na získání požadované látky?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Maxa, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D. (člen)
Ing. Roman Prokop, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Čech, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Antonín Šimek

Jaromír Kotlán se ve své závěrečné práci věnuje vysoce aktuálnímu a zajímavému tématu výzkumu udržitelných anodových materiálů pro Na-ion připravených z dostupné biomasy. V průběhu experimentu byla postupně provedena řada na sebe navazujících kroků úpravy biomasy, což vedlo k získání tvrdého uhlíku s parametry přibližujícími se komerčnímu řešení. Získané experimentální výsledky jsou tedy na velmi dobré úrovni a nesou v sobě velký potenciál pro budoucí rozvoj v této oblasti.
Student během celého řešení práce projevoval o danou problematiku hluboký zájem a aktivně využíval možností pravidelných konzultací. Zvláště oceňuji jeho pracovní morálku – do laboratoře docházel pravidelně a často. Řešení experimentů i samotné sepisování textu probíhalo s velkým časovým předstihem, což umožnilo vcelku pečlivé zpracování bakalářské práce v celkovém rozsahu 79 stran. Student navíc nad rámec původního zadání úspěšně zrealizoval celou řadu experimentů zaměřených na implementaci cínu do struktury tvrdého uhlíku.
Text práce je sepsán systematicky a logicky. Student místy poskytuje velmi detailní popis řešené problematiky, což dokládá jeho orientaci v tématu. Přestože se v textu občas objevují drobné překlepy nebo mírně nepřesné formulace, jedná se pouze o kosmetické nedostatky, které nijak nesnižují celkovou vysokou kvalitu textu a odbornou úroveň práce. Zvláštní ocenění zaslouží souhrnné kapitoly shrnující dosažené výsledky, které jsou zpracovány velmi precizně, přehledně a srozumitelně.
Student prokázal schopnost samostatné vědecko-výzkumné práce a splnil cíle (i nad rámec) zadání. Předloženou práci proto doporučuji k obhajobě a s ohledem na výše uvedené skutečnosti navrhuji hodnocení 96b (A). Points proposed by supervisor: 96

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Šedina

Student Jaromír Kotlán se ve své práci zaměřuje na téma přípravy anodových elektrodových materiálů pro udržitelné Na-ion akumulátory, což je velice zajímavé téma s ohledem na aktuální trendy ve výzkumu akumulátorů.
Teoretická část je sepsána do sebe navazujících částí. První kapitola do hloubky rozebírá  Li-ion akumulátory a v nich použité materiály. Další kapitola je poté zaměřena na Na-ion akumulátory s podrobným popisem materiálů v nich použitých.

V rámci praktické části se student věnuje přípravě ekologického anodového materiálu pro Na-ion akumulátory z biomasy. Student v práci popisuje jednotlivé kroky výroby tohoto materiálu. Následně student prováděl optimalizaci tohoto materiálu za účelem dosažení co nejlepších elektrochemických vlastností. Následně svoje výsledky porovnal s komerčně dostupným materiálem. Výsledky ukazují, že syntetizovaný materiál má velký potenciál a naměřená data vypadají velice slibně. Student navíc nad rámec svého zadání provedl se svým školitelem ještě experiment impregnace syntetizovaného materiálu cínem za účelem zlepšení výsledků materiálu.

Práce je celkově na velice vysoké úrovni a všechny výsledky jsou zde dostatečně rozebrány. Co bych ovšem vytkl, jsou občas až zbytečně detailní popisy, které poté prodlužují text. Práce poté obsahuje občasné překlepy a gramatické chyby.

Jedná se o velice zdařilou práci s velkým množstvím odvedené úsilí. Proto práci doporučuji k obhajobě a hodnotím 95 body a známkou A. Topics for thesis defence:
  1. Popište proč jste v práci zmínil u Li-ion akumulátorů energetickou hustotu jako přednost i jako zápor.
  2. Jak probíhala příprava komerčního HC s cínem? V práci to není dostatečně rozepsáno.
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová