Physical Based Modeling of the Electrochemical Impedance of Lithium-Ion Batteries
Lityum-iyon bataryaların elektrokimyasal empedansının fiziksel modeli
- Tez No: 649852
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN, DOÇ. DR. MUSTAFA FAZIL SERİNCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Teknolojik gelişmelerin ve dünya nüfusunun artmasıyla birlikte enerji talebi de büyük ölçüde artmıştır. Bu talep uzun yıllardır fosil yakıtlar tarafından sağlansa da, karbon ayak izinin azaltılması ve küresel ısınmanın etkilerinin üstesinden gelmek için yüksek verimli yenilenebilir enerji kaynaklarıyla ilgili yeni araştırmalar ve iyileştirmeler yapıldı. Yakıt pilleri ve bataryalar gibi elektrokimyasal enerji depolama sistemleri, geleneksel enerji sistemlerinden daha umut verici bir çözüm olarak kabul edilmektedir. Malzemeler ve bileşenler üzerinde teknolojik gelişmeler yapmak için bir elektrokimyasal sistemin dinamik davranışını ve yüklü parçacık aktarım kinetiğini analiz etmek, aynı zamanda sistem cevabını karakterize etmek kritik bir konudur. Bu nedenle, yıllarca farklı yöntemlerle sistem karakterizasyonu üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Bir elektrokimyasal sistemin davranışını doğru bir şekilde karakterize etmek için farklı araştırma grupları tarafından zaman ve frekans alan temelli çalışmalar yürütülmüştür. Bu nedenle, bir sistemin yanıtını detaylı bir şekilde karakterize etmek için en çok üzerinde durulan uygulamalardan biri olarak elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanılmıştır. Bu çalışmada, bataryaların eşdeğer devre modeli gibi diğer modelleme yöntemlerinin haricinde, gözenekli elektrot teorisi temelli yeni bir yöntem tanıtılmıştır. Deşarj mekanizmasının fiziko-kimyasal özellikleri ve empedans davranışının kapsamlı bir şekilde araştırılması için bir lityum-iyon batarya modellenmiştir, ayrıca şarj transfer kinetiklerine sıcaklık ve akım debisinin etkileri incelenmiştir. Bunların yanında parametrelerin hassasiyet analizi ve sistem cevabının optimizasyonu ile model becerileri arttırılmıştır. Bu çalışmanın bir sonucu olarak yeni bir model metodolojisi ve üç-alanlı elektrot model yaklaşımı geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In parallel with the technological developments and increased world population demand on energy had significantly increased. Although, this demand was supplied by fossil fuels for many years, new researches and improvements about high efficiency renewable energy sources had been studied due to decrease the carbon footprint and as well as to overcome to effects of global warming. Electrochemical energy storage systems such as fuel cells and batteries have considered as the promising solution than the conventional energy systems. It is critical issue to analyze the dynamic behavior, charge transfer kinetics and characterize the system response of an electrochemical system for making technological developments on the materials and components. For this reason, many studies on system characterization with different methods held in many years. In order to characterize the behavior of an electrochemical system accurately, time-domain and frequency-domain analyzes have been studied by different research groups. Hence, electrochemical impedance spectroscopy has been used as one of the most considered application for characterizing the response of a system. Comparing to other modeling methods like equivalent circuit modeling, a novel method had been represented based on porous electrode theory on a lithium-ion battery system in this study. In order to obtain comprehensive investigation of the physico-chemical properties of discharge mechanism and impedance behavior a lithium-ion battery has modeled, also the temperature and current flow rate dependency on charge transfer kinetics has been demonstrated. Furthermore, the sensitivity analysis of the parameters and the optimization of the system response had been practiced in order to increase the model accuracy. As a result of this study, a new system model methodology and three-domain electrode modeling approach had been developed.
Benzer Tezler
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Ftalosiyanin-kuantum dot konjugatların eldesi ve elektrokimyasal uygulamaları
Phthalocyanine and heteroatom‐doped carbon quantum dots conjugate: synthesis and electrochemical investigation
BAŞAK GİZEM KARAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ
- Akımsız nikel esaslı alaşım kaplamalarda en iyi kaplama özelliklerini sağlayan banyo parametrelerinin yapay zeka yöntemleri ile tersine optimizasyonu
Inverse optimization of bath parameters providing the best coating properties in electroless nickel-based alloy coatings using artificial intelligence methods
MEHMET FATİH TAŞKIN
Doktora
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER UYGUN
- Kuantum ölçek etkileri altında termoelektrik ve termoölçek potansiyeller
Başlık çevirisi yok
SEVAN KARABETOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN
- Physics guided neural network based state-of-charge estimator for lithium-ion batteries
Lithium-ion piller için fizik destekli sinir ağı tabanlı şarj durumu tahmincisi
FEDI SALHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN AKDOĞAN