Kobalt ve nikel katkılı lityum titanat anot malzemelerinin sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of the electrochemical properties of cobalt and nickel-doped lithium titanate anode materials
- Tez No: 1009392
- Danışmanlar: PROF. DR. KASIM OCAKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tarsus Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Artan enerji ihtiyacı ve çevresel kaygılar, güvenli, uzun ömürlü ve yüksek performansis enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu bağlamda lityum-iyon piller, yüksek enerji yoğunlukları, uzun çevrim ömürleri ve geniş uygulama alanları sayesinde günümüzde en yaygın kullanılan enerji depolama teknolojileri arasında yer almaktadır Ancak geleneksel grafit anotların güvenlik ve çevrim kararlılığına ilişkin sınırlamalan, alternatif anot malzemelerine yönelik araştırmaları hızlandırmıştır. Bu alternatifler arasında yer alan spinel yapılı lityum titanat (LiTiO LTO), sıfıra yakın hacim değişimi, yüksek termal kararlılığı ve uzun çevrim ömrü ile dikkat çekmektedir Bu tez çalışmasında, LTO'nun elektrokimyasal ve fonksiyonel performansını iyileştirmek amacıyla Co ve Ni iyonları ile katkılanmış LiTisO nanopartiküllerinin sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen numunelerin yapısal ve morfolojik özellikleri X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. XRD analizleri, tüm numunelerde spinel LTO kristal yapısının korunduğunu ortaya koymuştur. SEM görüntüleri, Co ve Ni katkılamasının LTO'nun partikül boyutu üzerinde katkı konsantrasyonuna bağlı bir etki yarattığını göstermektedir. FTIR spektrumian, katkılama sonrasında LTO yapısına özgü Ti-O ve Li-O titreşimlerinin korunduğunu ve ana LTO iskeletinin bozulmadığını göstermektedir. Dopant iyonlarının (Co ve Ni) Ti pozisyonlarına ikame olması nedeniyle, Ti-O bantlarında hafif bir kayma (genellikle 5-15 cm mertebesinde) veya genişleme gözlenebilmektedir, ancak mevcut spektrumlarda belirgin yeni bant oluşumu veya önemli kayma tespit edilmemiştir. Bu durum, dopant iyonlarının kafes içine başarılı bir şekilde entegre olduğunu ve LTO'nun spinel yapısının bozulmadan korunduğunu doğrulamaktadır. Literatürde benzer geçiş metali doplamalarında (Co, Ni, Mg vb.) Ti-O titreşimlerinin korunması ve hafif kaymaların katkılamanın başarılı bir göstergesi olduğu rapor edilmiştir. Sonuç olarak, Co ve Ni ile katkılanmış LisTisOrz nanopartikullerinin, saf LTO'ya kıyasla yapısal kararlılığını koruyarak iletkenlik ve iyon taşınımı açısından iyileştirilmiş özellikler sergilediği belirlenmiştir Elde edilen bulgular, katkılanmış LTO anotların yüksek güvenlik, uzun çevrim ömrü ve hızlı şarj gerektiren lityum-iyon pil uygulamaları için umut verici bir aday olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The increasing energy demand and environmental concerns necessitate the development of safe, long-lasting, and high-performance energy storage systems. In this context, lithium-ion batteries. Thanks to their high energy density, long cycle life and wide range of applications, they are among the most widely used energy storage technologies today However, the limitations of traditional graphite anodes regarding safety and cycle stability have accelerated research into alternative anode materials Among these alternatives, spinel-structured lithium titanate (LiTisOz, LTO) is notable for its near-zero volume variation, high thermal stability, and long cycle life In this thesis, the synthesis and characterization of LiTisO2 nanoparticles doped with Co and Ni ions were carried out in order to improve the electrochemical and functional performance of LTO. The structural and morphological properties of the obtained samples were examined using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. XRD analyses revealed that the spinel LTO crystal structure was preserved in all samples. SEM images show that Co and Ni doping exert an additive concentration-dependent effect on the LTO particle size. The FTIR spectra show that the Ti-O and Li-O vibrations specific to the LTO structure are retained after doping and that the main LTO skeleton is not disturbed. Due to the substitution of Dopant ions (Co² and Ni) to the Ti" positions, a slight shift (usually of the order of 5-15 cm) or expansion of the Ti-O bands can be observed, however, no significant new band formation or significant shift was detected in the existing spectra. This confirms the successful integration of dopant ions into the lattice, maintaining the spinel structure of the LTO intact. In the literature, similar transition metal doppings (Co, Ni, Mg, etc.) Conservation of Ti-O vibrations and slight shifts have been reported to be a successful indicator of doping. In conclusion, it was determined that Li 415012 nanoparticles doped with Co and Ni exhibited improved properties in terms of conductivity and ion transport, maintaining structural stability compared to pure LTO. The findings suggest that doped LTO anodes are a promising candidate for lithium-ion battery applications that require high safety, long cycle life, and fast charging.
Benzer Tezler
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Design of boron doped (nickel manganese cobalt containing) NMC 811 cathode active materials
Bor katkılanmış (nikel mangan kobalt içeren) NMC811 katot aktif malzemelerinin tasarımı
İBRAHİM CAN TOPAKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Sol-jel yöntemi ile üretilen LiMn2-xMxO4 (M = Li, Co) tozundan laminasyon yöntemi ile lityum iyon piller için katot üretilmesi ve karakterizasyonu
LiMn2-xMxO4 (M = Li, Co) cathode production via sol-gel method and characterization for li-ion batteries
BAKİ ANIL ÖZKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Ni-rich LiNixMnyCozMvO2 (X>0.6) cathode material development for Li-ion batteries
Li-iyon bataryalar için Ni-zengin LiNixMnyCozMvO2 (x>0.6) katot malzeme geliştirme
MUSTAFA ALP YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Synthesis, characterization, optimization, and electrochemical analysis of novel multimetal oxide materials for energy applications
Enerji uygulamalari i̇çin yeni multimetal oksit malzemelerin sentezi, karakterizasyonu, optimizasyonu ve elektrokimyasal analizi
AHMET AYTEKİN
Doktora
İngilizce
2024
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN KARABUDAK