Fluorination of vanadium oxy-phosphates for high-energy cathode materials of Li-ion batteries
Vanadyum oxi-fosfat malzemelerinin florinasyonu: Yüksekenerji Li iyon pili katod malzemeleri
- Tez No: 635361
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Seramik Mühendisliği, Chemistry, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Gelecek nesil Li-ion piller için sürdürülebilir yüksek enerji yoğunluklu malzemeler için gereksinim, araştırmayı gelişmiş özelliklere sahip yeni malzemeler geliştirmeye itiyor. Tez çalışması, enerji yoğunluklarını arttırmak amacıyla vanadyum oksi-fosfat katot malzemelerinin florlanması üzerine odaklanmıştır. Vanadyum oksi-fosfatların ve bunların florlu muadillerinin elektrokimyasal özelliklerini içeren sentez, yapısal ve kimyasal özellikleri araştırıldı. β-VPO4O, ε-LiVPO4O ve β-LiVPO4O fazları seramik sentez yöntemiyle sentezlendi. Florlama işlemi, yüksek sıcaklıklarda argon atmosferi altında özel bir paslanmaz çelik reaktör kullanılarak gerçekleştirildi. Flor kaynağı olarak lityum florür (LiF) ve Politetrafloroetilen (PTFE) bileşikleri kullanıldı. Vanadyum oksi-fosfat ve F-içeren bileşiklerin karışımının ısıl işlemi, malzemelerin yapısına F'nin girmesiyle sonuçlanmıştır. ε -LiVPO4O fazı, LiF tarafından florizasyondan sonra ana çerçeve yapısını korudu, ancak PTFE ile LiVPO4F tipi çerçeveye dönüştü. β-VPO4O fazı, LiF'nin dahil edilmesinden sonra bir LiVPO4F tipi yapı oluşturmuştur. Florlanmış malzemelerin tümü, köşelerden PO4 tetrahedraya birbirine bağlanmış VO6 oktahedradan oluşan Tavorite tipi bir kristal yapıya sahipti. Tüm öncü vanadyum oksi-fosfatların işletme potansiyeli florlamadan sonra artmıştır. Bu, F'nin yapıdaki endüktif etkisi ile getirilen V-O/F ligandlarının daha yüksek iyonikliğinden kaynaklanıyordu. Sentezlenen malzemeler, XRD, NMR, TEM, EDS, EELS ve benzeri gibi çeşitli yöntemler kullanılarak hem mikro hem de nano ölçekte sistematik bir karakterizasyona tabi tutuldu.
Özet (Çeviri)
The requirement for sustainable high energy density materials for next generations of Li-ion batteries is driving the research to develop new materials with enhanced properties. The thesis work was focused on fluorination of vanadium oxy-phosphate cathode materials with an aim of increasing their energy density. The synthesis, structural and chemical characteristics including electrochemical properties of the vanadium oxy-phosphates and their fluorinated counterparts were investigated. β-VPO4O, ε-LiVPO4O and β-LiVPO4O phases were synthesized by solid state synthesis method. The fluorination process was carried out using a special stainless steel reactor under argon atmosphere at high temperatures. Lithium fluoride (LiF) and Polytetrafluoroethylene (PTFE) compounds were used as the fluorine resources. The heat-treatment of the powder mixes of vanadium oxy-phosphate and F-containing compounds resulted in incorporation of F into the structure of materials. The ε-LiVPO4O phase preserved the main framework structure after the fluorination by LiF, but it changed to LiVPO4F-type framework by the use of PTFE as the F source. The β-VPO4O phase formed a LiVPO4F-type structure after the incorporation of LiF. All of the fluorinated materials had a Tavorite-type crystal structure, composed of VO6 octahedra interconnected through corners to PO4 tetrahedra. The operating potential of all the precursor vanadium oxy-phosphates increased after fluorination. This was due to the higher ionicity of the V-O/F ligands brought by the inductive effect of F in the structure. The synthesized materials were subjected to a systematic characterization at both micro- and nano-scale using various methods such as XRD, NMR, SEM, STEM, EDS and EELS, in addition to the electrochemical characterization.
Benzer Tezler
- Fluorination of polymers via metal-free azide-alkyne click reaction
Metalsiz azid-alkin klik tepkimesi ile polimerlerin florlanması
SEREN TURKUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UFUK SAİM GÜNAY
- Design, synthesis and characterization of 2,1,3-benzothiadiazole comprising polymers: the effect of bridging units on the optoelectronic properties and opv device construction
2,1,3-benzotiadiazol ̇içeren polimerlerin tasarımı,sentezi ve karakterizasyonu: köprüleme ünitelerinin optoelektronik özellikleri ve opv cihaz yapısına etkisi
CANSU ZEYTUN KARAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
DOÇ. DR. SALİH ÖZÇUBUKÇU
- Nanostructured materials and devices for sensing and energy harvesting applications
Enerji üretimi ve sensör uygulamaları için nano yapılı malzemeler ve nano aygıtlar
MEHMET KANIK
Doktora
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAYINDIR
- In-situ doped FZO films by ALD for TCO applications
TCO uygulamarı için ALD tarafından yerinde katkılanmış FZO filmler
MERYEM TUNÇKANAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHSİNE BİLGE İMER
PROF. DR. ALPAN BEK
- Pet sintigrafisinde kullanılabilecek çeşitli organik moleküllerin F-18 ile işaretlenme optimizasyonu
Labelling optimization of various organic molecules with F-18 usable in pet scintigraphy
RUMEYSA TUTAR
