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: Mühendislik Bilimleri, Enerji, Makine Mühendisliği, Engineering Sciences, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Karakteristik empedans, Yenilenebilir enerji, Yenilenebilir enerji kaynakları, Characteristic impedance, Renewable energy, Renewable energy resources
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Multi Scale Multi Domain Approach for Modeling of the PEM fuel cell and Li-Ion Batteries
Pem yakıt pili ve li-iyon bataryaların modellenmesinde çok ölçekli ve çok alanlı yaklaşım
ONGUN BORA SABAN
Doktora
İngilizce
2026
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
DOÇ. DR. MUSTAFA FAZIL SERİNCAN
- 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
- Hidrojen yakıtlı katı oksit yakıt hücrelerinde katot ve anot yüzeylerine uygulanan katkı ve ince film kaplamaların çoklu fizik tabanlı incelenmesi
Multiple physics-based investigation of additives and thin film coatings applied to cathode and anode surfaces in hydrogen-fuelled solid oxide fuel cells
RAMAZAN BURAK ÖTGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriEskişehir Teknik Üniversitesiİleri Enerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM ONAY
- Elektrikli araçlarda kullanilmak üzere lityum demir fosfat bataryalarin modellenmesi ve şarj durum tahmini
Modeling and state of charge estimation of lithium iron phosphate batteries for use in electric vehicles
HALİL AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- PEM yakıt pili sistemleri için tasarlanan bir kompresörün termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of a compressor designed for PEM fuel cell systems
TUGAY KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURETTİN YAMANKARADENİZ