Sulu elektrolit sodyum iyon bataryalar için katot malzemelerinin geliştirilmesi
The development of cathode materials for sodium-ion batteries with aqueous electrolyte
- Tez No: 606254
- Danışmanlar: DOÇ. DR. REZAN DEMİR ÇAKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Sodyum-iyon piller, Na rezervlerinin bolluğu ve ekonomik olarak ucuz olmasının yanı sıra Li ile Na arasındaki elektrokimyasal benzerlikten dolayı ticari lityum-iyon piller için alternatif ve cazip bir aday olarak düşünülmektedir. Na-iyon sistemlerinin en önemli dezavantajı, Li iyonuna kıyasla Na'un daha büyük moleküler ağırlığından dolayı ortaya çıkan enerji yoğunluğunun düşük olmasıdır. Düşük enerji yoğunluğu ancak sabit (taşınmaz) enerji uygulamalarında uygulamanın toplam maliyeti düşük olduğunda ya da kullanılabilir cihaz ömrü çok uzun ise kabul edilebilir. Düşük maliyetli, güvenilir ve çevre dostu pil sistemleri ise ancak suyun elektrolit çözücüsü olarak kullanıldığı sistemler ile mümkündür. Mevcut bu tez çalışmasında, sulu elektrolitler kullanılarak şarj edilebilen Naiyon piller için potansiyel katot malzemelerinin elektrokimyasal optimizasyonu üzerine odaklanılmıştır. Potansiyel katot adayları olarak metal oksit bileşiklerinden Na0.44MnO2 ve λ-MnO2 ile polianyonik bileşiklerden FePO4, Na3V2(PO4)3 ve Na3V2(PO4)2F3 çalışılmış ve bu elektrotların sentezi, yapısal ve elektrokimyasal karakterizasyonları detaylı olarak tartışılmıştır. Yarım hücre deneylerinde (sadece katot malzemesinin test edildiği ortamda), her bir katot malzemesinin ayrı ayrı elektrokimyasal davranışlarının en iyi olduğu ortam koşulları optimize edilmiştir. Daha sonra sulu elektrolit içerinde çözünme problemi ile karşılaşılan Na3V2(PO4)3 ve Na3V2(PO4)2F3 malzemeleri dışındaki diğer katot malzemeleri ile tam hücre testleri yapılmıştır. Bu testlerde anot olarak çözünmüş polisülfit (Na2Sx) ve/veya karbon yapılı malzemeler katot ile bir araya getirilerek tam hücreler test edilmiştir. Tam hücre çalışması yapılmayan Na3V2(PO4)3 ve Na3V2(PO4)2F3 malzemelerinin ise organik elektrolit ortamlarında elektrokimyasal testler yapılarak sulu elektrolit ortamdaki testler ile karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Sodium-ion batteries are considered as an attractive and meaningful selection to commercial lithium-ion batteries due to the abundance and cost-effective of Na sources, as well as electrochemical similarity between Li and Na. The most outstanding drawback of sodium ion batteries is to find an appropriate structure that will host to the sodium ion, due to fact that sodium has larger ionic diameter then Liion. Low energy density is acceptable for fixed (immovable) energy applications, provided that the total price of application is cost effective and the usable device life is too long. Energy storage devices that are inexpensive, safety and environmentalfriendly can be designed using aqueous electrolyte, despite the low voltage stability window of the water. In this work, the focus point is on the structural and electrochemical characterization of potential cathode materials for rechargeable Na-ion batteries using aqueous electrolytes. Among the studied cathode materials were Na0.44MnO2 and -MnO2 in conjunction with FePO4, Na3V2(PO4)3 and Na3V2(PO4)2F3. All cathode materials were firstly produced by using an appropriate synthesizing procedure and conformed by material characterization techniques such as XRD, SEM, TEM and EDAX. Afterward, the electrochemical functionality of each electrode material was individually optimized by constant-current charge/discharge and cyclic voltammetry tests in half-cell experiments. Positive electrodes (Na0.44MnO2, -MnO2 and FePO4) were employed in full-cell configuration together with sodium polysulfide (Na2Sx). NASICON-type Na3V2(PO4)3 and Na3V2(PO4)2F3 electrodes were tested in organic electrolyte mediums in a two-component Swagelok cell since they could not act electrochemically in aqueous electrolyte. After completed the electrochemical tests carried out in organic electrolyte, electrochemical performances of both electrodes were compared to their counterparts.
Benzer Tezler
- Fındık kabuklarından hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile karbon malzemelerinin eldesi ve sodyum-iyon bataryalar için kullanım potansiyelinin incelenmesi
Investigation of hazelnut shells driven carbon materials as anode for sodium-ion batteries produced by hydothermal carbonization method
ELİF CANBAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REZAN DEMİR ÇAKAN
- Environmentally friendly components for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında çevre dostu bileşenlerin kullanımı
ELENA STOJANOVSKA
Doktora
İngilizce
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Sodyum iyon pillere üç boyutlu yenilikçi yaklaşımlar
Innovative three-dimensional approaches to sodium-ion batteries
SIDIKA YILDIRIM GÜLTEKİN
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT
- Investigation of polyanion polycation interactions in an aqueous solution by conductometry
Sulu çözeltilerdeki polianyon polikatyon girişimlerinin kondüktometrik yöntemle incelenmesi
NERMİN ACAR