Geri Dön

Şarj edilebilir lityum-sülfür (Li-S) ve sodyum-sülfür (Na-S) bataryaların elektrokimyasal performansının geliştirilmesi

Improvement of the electrochemical performance of rechargeable lithium-sulfur (Li-S) and sodium-sulfur (Na-S) batteries

  1. Tez No: 604536
  2. Yazar: ELİF CEYLAN CENGİZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. REZAN DEMİR ÇAKAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 175

Özet

Lityum-Kükürt (Li-S) bataryalar, vaat ettikleri yüksek teorik kapasite (1672 mAh/g) ve enerji yoğunluğu (2600 Wh/kg) nedeniyle lityum-iyon bataryalara alternatif olabilecek sistemlerden biridir. Maliyet de göz önüne alındığında, doğada çok fazla bulunan kükürtün kullanılması sayesinde batarya maliyetinin düşebileceği öngörüldüğünden, Li-S bataryalar son yıllarda bilim adamları tarafından üzerinde oldukça çalışılan bir konu olmuştur. Ancak, bu sistemde görülen birtakım yapısal problemlerden kaynaklı olarak oluşan hızlı kapasite kaybı, Li-S bataryaların ticarileşmesini engellemiştir. Bu problemlerin temelinde deşarj sırasında oluşan ara ürün polisülfitlerin aprotik çözücüler içerisinde çözünmesi ve çözünen polisülfitlerin lityum ile doğrudan reaksiyonu sonucu olarak gerçekleşen Mekik Etkisi (Shuttle Effect) yatmaktadır. Diğer yandan, lityum rezervlerinin kısıtlı olmasının bir sonucu olarak alternatif sistem olacağı öngörülen Sodyum-Kükürt (Na-S) bataryalar da aynı problemleri bünyesinde barındırmaktadır. Bu tez çalışmasında, Li-S ve Na-S bataryaların karşı karşıya kaldığı problemler anlaşılmaya çalışılarak, ara tabaka kullanımı yolu ile anotun korunması sayesinde en temel problem olduğu düşünülen Mekik Etkisi'nin azaltılması amaçlanmıştır. Ara tabakalar anot ile katot arasına yerleştirilmiş ve bu sayede hücrenin çalışması sırasında oluşan polisülfitlerin ara tabaka tarafından tutunarak anot tarafına geçişinin önlenmesi amaçlanmıştır. Yaklaşımlar Li-S ve oda sıcaklığında çalışan Na-S bataryalar üzerinde test edilmiştir. Çalışmalar sonucunda belirgin bir performans artışı gözlemlenmiştir. Performans artışının nedenleri X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) analizi ile irdelenerek desteklenmiştir.

Özet (Çeviri)

Lithium-Sulfur (Li-S) batteries are one of the most convenient systems that can be used as an alternative to lithium-ion batteries with their high theoretical capacity (1672 mAh/g) and energy density (2600 Wh/kg). Considering the cost, sulfur based batteries become very important and attract attention of the scientists owing to the use of natural abundant sulfur. However, sulfur based batteries are not commercially available, because of the capacity fading which frequently occurs due to some internal issues linked with sulfur utilization as electrode. The basis of these problems lies in the fact of the formation of the intermediate polysulfides during discharge which dissolved in aprotic solvents at large extent and thus resulting in the Shuttle Effect. On the other hand, room-temperature Sodium-Sulfur (Na-S) batteries, which are expected to be an alternative system as a result of limited lithium reserves, have the same problems with Li-S batteries. In this thesis, it is aimed to understand the problems faced by Li-S and Na-S batteries and to reduce the Shuttle Effect, which is thought to be the main problem of these systems, by using interlayer. Interlayers were placed between anode and cathode and thus it is aimed to mitigate the polysulfide migration to the anode side. Approaches were tried both on Li-S and room temperature Na-S batteries and significant performance increases were obtained. The reasons of performance increase was supported with X-Ray Photoelectron Spectroscopy analysis and discussed.

Benzer Tezler

  1. Şarj edilebilir lityum-sülfür (Li-S) pillerde elektro eğirme yöntemi kullanılarak katot performansının geliştirilmesi

    Improving cathode performance using electrospinning method in rechargeable lithium-sulfur (Li-S) batteries

    FATİH ALTUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiMarmara Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA ŞENGÖR

    DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA

  2. Computational investigation of battery materials using density functional theory

    Yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak pil malzemelerinin hesaplamalı incelenmesi

    DOAA AASEF AHMED AHMED

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA

  3. Engineering M-Si (M:Ag,Cu) thin films as negative electrodes for lithium ion batteries

    Lityum iyon bataryalarda negatif elektrot olarak kullanımları için M-Si (M:Ag,Cu) ince filmlerin tasarlanması

    BİLLUR DENİZ KARAHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜL KELEŞ

  4. Enerji depolama sistemlerinin modellenmesi ve analizi

    Modelling and analysis of energy storage systems

    BATUHAN YAVUZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ASLAN İNAN

  5. Şarj edilebilir lityum bataryalar için yüksek performanslı elektrot malzemelerinin geliştirilmesi

    Development of high performance electrode materials for the rechargable lithium batteries

    MELİKE SEVİM YILMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    EnerjiAtatürk Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖNDER METİN