Production and characterization of carbon-silicon nanocomposite anode materials for secondary lithium batteries
İkincil lityum bataryalar için karbon/silikon anot malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 461923
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL, PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 193
Özet
Diğer anot malzemeleri arasında grafit sadece 320 mAh g-1 kapasiteye sahip iken silikon en yüksek kapasiteye sahiptir (Li22Si5 için 4200 mAh g-1). Bu özelliği silikonu ilgi çekici kılmasına rağmen silikonun ticari kullanımı için bazı engeller bulunmaktadır. Bu çalışmayla amaçlanan, yeni nesil lityum iyon bataryalar için; daha yüksek kapasiteli, uzun çevrim ömrüne sahip, güvenli, yukarıdan-asağıya nano-parçacık oluşturma yöntemleri kullanılarak ve hazır bir tozla üretilmiş silikon anot malzemesi üretim metotlarının araştırılmasıdır. Sözü geçen yöntemler; yüksek enerjili bilyeli değirmenle öğütme, metal destekli kimyasal aşındırma, endüksiyon termal plazma sentezi ve sol-jel kaplamadır. Hazır alınan silikon tozu, bu yöntemler kullanılarak Si/C nanokompozit anot malzemesi haline getirilip, elektrokimyasal performansları test edilmiştir. Bu amaçla, hücrelerin döngüsel ömürleri, empedansları ve güç yoğunlukları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre üretilen tozlar, ilk çevrimlerde yüksek kapasite göstermişlerdir sonrasında ise kapasite kaybı yaşamışlardır. Özellikle hazır silikon tozunun çevrim ömrünün arttırılması için metal destekli kimyasal aşındırma ve endüksiyon plazma sentezi umut vaad eden sonuçlar vermiştir. Bu metodlar uygulanarak siliconun yüzey alanı 2.4 m2.g-1'dan 7 m2.g-1'a yükseltilmiştir. Kaplama için seçilen sol-jel metodu ise kaplamanın homojen ve her yüzeyde eşit elde edilememesi sebebiyle bilyeli değirmende öğütülen tozlar dışında çevrim ömrünü artırmak açısından başarılı bir sonuç vermemiştir.
Özet (Çeviri)
Amongst other anode materials, silicon has the highest capacity (for Li22Si5: 4200 mAh.g-1), whereas; the commonly used graphite has only a capacity of 320 mAh.g-1. Although this property of silicon makes it a worthwhile subject, there are technical issues which makes it difficult for commercial use. In this study, the aim is to investigate methods of producing silicon anode materials from a readily available powder via top down nano-particle forming methods for next generation lithium ion batteries which have higher capacity, longer cycle life, and are safer. These methods are high energy ball milling, metal assisted chemical etching, thermal plasma synthesis and sol-gel methods. Readily available silicon powder was converted into Si/C nanocomposite anode materials by using these methods and their electrochemical performances were tested. For this purpose, cycle life, impedance and power density of the cells were determined. According to the obtained results, the produced powders showed high capacity in the first few cycles and then lost their capacity. In particular, metal assisted chemical etching and induction plasma synthesis have yielded promising results to increase the cycle life of the readily available silicon powder. By applying these methods the surface area of silicon powder was increased from 2.4 m2.g-1 to around 7 m2.g-1. The sol-gel method selected for coating was not homogeneous and can not be obtained uniformly on all surfaces, so that it has not been successful in terms of cycle life increment except for ball-milled powder.
Benzer Tezler
- Lityum iyon batarya uygulamaları için polipirol esaslı anot bağlayıcılar
PPY based anode binder for lithium ion battery application
IŞIK İPEK AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELKIZ USTAMEHMETOĞLU
- Grafen/kalay esaslı nanokompozitlerin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of graphene/tin based nanocomposides as anode material in lithium ion batteries
SELİN ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Fabrication and characterization of nanocomposite flat-sheet polymeric membranes
Polimerik nanokompozit düz plaka membranların üretimi ve karakterizasyonu
MERVE ŞİLE
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites
Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
ELİFTEN SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ
- Nano boyutlu grafen oksit katkılı polimer kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nanosize graphene oxide doped polymer composites
MERVE COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA EVCİN