Geri Dön

Production and characterization of carbon-silicon nanocomposite anode materials for secondary lithium batteries

İkincil lityum bataryalar için karbon/silikon anot malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu

  1. Tez No: 461923
  2. Yazar: BURCU MİSER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL, PROF. DR. MEHMET PARLAK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. Lityum iyon batarya uygulamaları için polipirol esaslı anot bağlayıcılar

    PPY based anode binder for lithium ion battery application

    IŞIK İPEK AVCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BELKIZ USTAMEHMETOĞLU

  2. 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

    Türkçe

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. REHA YAVUZ

  3. Fabrication and characterization of nanocomposite flat-sheet polymeric membranes

    Polimerik nanokompozit düz plaka membranların üretimi ve karakterizasyonu

    MERVE ŞİLE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU

  4. Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites

    Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi

    ELİFTEN SEMERCİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN

    DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ

  5. 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

    Türkçe

    2022

    Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATİLLA EVCİN