Lityum metaborat kaplanmış yüksek nikel içerikli katmanlı oksit katot aktif malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of lithium metaborate coated high-nickel layered oxide cathode active materials
- Tez No: 1006398
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖNCÜ AKYILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hitit Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek enerji yoğunluğu ve düşük maliyet arayışı nikel temelli lityum-iyon pil katotlarını düşük nikel, yüksek kobalt bileşiklerinden, yüksek nikel, düşük kobalt veya kobalt içermeyen bileşiklere doğru itmektedir. Bu kapsamdaki aday malzemelerden biri olan kobalt ve çinko içeren LiNixCoyZnzO2 (x>0,8) üzerine yapılan çalışmalar, malzemenin gelişiminin henüz başlangıç aşamasında olduğunu, potansiyelinin ortaya çıkartılabilmesi için daha kapsamlı araştırmaların yapılması gerektiğini göstermektedir. Bu tez çalışmasının amacı, lityum nikel kobalt çinko oksit (LiNi0,89CO0,06Zn0,05O2, NCZ) katmanlı oksit katot aktif malzemesinin geliştirilmesi, yapısal/elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi ve performans iyileştirme yöntemlerinin araştırılmasıdır. Bu kapsamda, katot aktif malzeme katı hal sentez yöntemi ile sentezlenmiş, kalsinasyon sıcaklığı, süresi ve lityum metaborat LiBO2, LBO) kaplamanın malzemenin yapısal ve elektrokimyasal özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. X-ışını kırınımı analizleri, 700°C'de 16 saat kalsine edilen numunenin, çalışılan diğer numunelere göre daha düşük katyon karışmasına ve iyi düzenlenmiş bir katmanlı yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Taramalı elektron mikroskopisi ve enerji dağılımı spektroskopisi haritalama analizleri, malzemenin 200–800 nm boyutlu birincil parçacıkların birleşmesiyle oluşan 5–15 µm çapında ikincil küresel parçacıklardan meydana geldiğini ortaya koymuştur. Bu yapıda nikel ve kobalt homojen bir dağılım sergilerken, çinko heterojen bir dağılım göstermektedir. Elektrokimyasal değerlendirmeler, NCZ-LBO (kaplanmış) numunesinin, NCZ'den (kaplanmamış) daha iyi performans göstererek 0,1C hızında 174 mAh/g ve 4C hızında 100 mAh/g deşarj kapasitesine ulaşabildiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, NCZ-LBO elektrotu 1C'de gerçekleştirilen 100 döngü boyunca yüksek performans sergilemiş, bu durum elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve döngüsel voltametri analizlerinde gözlenen düşük polarizasyon ve yük transfer direnci ile desteklenmiştir. Bu sonuçlar, geliştirilen yüksek nikel içerikli katot aktif malzemenin, minimize edilmiş katyon karışması ve koruyucu yüzey tabakası ile yüksek performanslı batarya uygulamaları için umut vaad ettiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The search for higher energy density and lower costs is driving a shift in cathode compositions for nickel-based lithium-ion batteries, moving from those with low nickel and high cobalt to ones with high nickel, low cobalt, or even no cobalt at all. Research on LiNixCoyZnzO2 (x>0.8), an oxide containing cobalt and zinc and a prominent candidate in this context, indicate that the development of this material is still in its infancy and requires more comprehensive research to unlock its full potential. The aim of this thesis is to develop a lithium nickel cobalt zinc oxide (LiNi0.89Co0.06Zn0.05O2, NCZ) cathode active material, examine its structural and electrochemical properties, and investigate methods for performance enhancement. In this scope, the cathode active material was synthesized using the solid-state synthesis method, and the effects of calcination temperature, duration, and lithium metaborate (LiBO2 , LBO,) coating on the structural and electrochemical properties were investigated. X-Ray diffraction analysis revealed that the sample calcined at 700°C for 16 hours exhibited lower cation mixing and a better-ordered layered structure compared to the other samples studied. Scanning electron microscopy and enegy dispersive spectroscopy mapping analyses of this sample showed a hierarchical structure consisting of secondary spherical particles (5–15 µm in diameter) and primary particles (200–800 nm in size), where nickel and cobalt were homogeneously distributed while zinc exhibited a heterogeneous distribution. Electrochemical evaluations demonstrated that the NCZ-LBO (coated) sample outperformed the NCZ (uncoated) sample, achieving discharge capacities of 174 mAh/g at 0.1C and 100 mAh/g at 4C. Furthermore, the NCZ-LBO electrode exhibited high performance over 100 cycles at 1C, which was supported by the low polarization and charge transfer resistance observed in electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry analyses. These results indicate that the developed high-nickel cathode active material holds great promise for high-performance battery applications, thanks to its minimized cation mixing and protective surface layer.
Benzer Tezler
- Lityum metaborat dihidratın kristalizasyonunun akışkan yatakta incelenmesi
The investigation of lithium metaborat dihydrate crystallization in fluidized bed crystallizier
RAMAZAN GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
KimyaBitlis Eren ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SAİT İZGİ
- Bazı parametrelerin lityum metaborat dihidratın difüzyon katsayısı ve metastabil bölge genişliğine etkisi
Effect of some parameters on the diffusion coefficient and metastable zone of lithium metaborate dihydrate
TÜLİN AVCI HANSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER ŞAHİN
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SAİT İZGİ
- Borik asit ve bazı türevlerinin saccharomyces cerevisiae üzerindeki biyokimyasal etkileri
Biochemical effects of boric acid and some derivatives on saccharomyces cerevisiae
ZEHRA MOLLAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyokimyaPamukkale ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA KAVAKCIOĞLU YARDIMCI
- Use of solid phase extraction for preconcentration of rare earth elements: Provenance studies in Çatalhöyük obsidians
Nadir toprak elementlerinin önzenginleştirilmesinde kat faz ekstraksiyonunun kullanılması: Çatalhöyük obsidyenlerinde kaynaak belirleme çalışmaları
SEMA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ ATAMAN
- Provenance studies in obsidian samples from Çatalhöyük excavations
Çatalhöyük kazısından alınan obsidiyen örneklerinin kaynak belirleme çalışmaları
AYHAN İBRAHİM AYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. O. YAVUZ ATAMAN