Synthesis and characterization of silica based ionogels as solid state electrolyte for Li-ion polymer batteries
Li-iyon polimer piller için katı-hal elektrolit olarak silika temelli iyonojellerin sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 662711
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİLAY GİZLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Geniş kullanım alanına sahip lityum iyon pillerinin büyük güç depolama araçlarında kullanılması potansiyel güvenlik sorunları yaratmakta ve pratik uygulamada engel teşkil etmektedir. Lityum iyon pillerde genellikle organik çözücüler kullanılır. Karbon yapılı bu elektrolitlerin parlama noktaları düşük olduğundan, pil bileşenleri işleyiş sırasında meydana gelen bir dizi ekzotermik reaksiyonlar sonucunda ısınmakta ve bu sıcaklık artışı patlama riski oluşturmaktadır. Organik yapılı elektrolitlerin yerini almaya başlayan yeni nesil katı-hal iyonik sıvı elektrolitler günümüzde önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Katı-faz iyonik sıvılar, iyonik sıvının gözenekli bir destek malzemeye fiziksel, kimyasal veya elektrokimyasal olarak bağlanmasıyla sentezlenir. Sol-jel yöntemi ile sentezlenen iyonojeller, iyonik sıvının kararlı aerojel yapısına bağlanmasıyla elde edilen sıvı-katı faz malzemeleridir. Bu malzemeler gözenekli katı elektrolitlerin ısıl kararlılık özelliklerini taşırken, yapıdaki iyonik sıvı, malzemenin iyonik iletkenliğini de önemli ölçüde arttırır. Bu çalışmada, lityum iyon pillerinde kullanılmak üzere Li+ katkılı silika iyonojel katı hal elektrolitleri iki aşamalı sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Üretilen elektrolitlerin kimyasal yapılanmaları FTIR, XPS analizleri ile incelenirken, morfolojik ve gözenek yapılanmaları SEM analizi ve BET yöntemi ile açığa çıkarılmıştır. Ayrıca üretilen elektrolitlerin ısıl davranışları TGA analizleri ile açıklanmıştır. Lityum derişiminin iyon iletkenliğine etkisini incelemek amacıyla farklı derişimlerde (0.5 ~ 2M) elektrolit çözeltileri hazırlanmış ve sol aşamasında eklenmiştir. 2M elektrolit çözeltisi ile hazırlanan M-IGE-2 iyonojelin yoğunluğu 0.132g/cm3 ve porozitesi %94 olarak bulunmuştur. Ayrıca, 3.3V'luk elektrokimyasal kararlılık gösteren M-IGE-2 örneğinin iyon iletkenlik değeri Potansiyostatik Empedans ölçümleri ile 4.06x10-4 S/cm olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The use of Lithium-ion batteries in large power storage devices creates potential safety problems and poses a major obstacle in practical application. Organic solvents are used in lithium-ion batteries. Since these carbon-structured electrolytes have low flashpoints, battery components can generate heat due to various exothermic reactions and creates a risk of explosion due to a rise in temperature. The new generation of solid-state ionic liquid electrolytes, which started to replace organic electrolytes, has been the subject of researchers. Solid-phase ionic liquids are synthesized by attaching the ionic liquid to a porous support material physically, chemically, or electrochemically methods. Ionogels synthesized by the sol-gel method are liquid-solid phase materials obtained by attaching the ionic liquid to the stable aerogel structure. While these materials carry the thermal stability properties of porous solid electrolytes, their ionic conductivity is significantly increased with the ionic liquid in the structure. In the study, Li-functional silica ionogels were synthesized by two-step sol-gel method. While the chemical structures of the ionogels were examined by FTIR and XPS analyzes, the morphological and pore characteristic were revealed by SEM analysis and BET method. Also, the thermal behavior of the ionogels was explained by TGA analysis. In order to examine the effect of Lithium concentration on the ion conductivity, electrolyte solutions which have different concentration (0.5 ~ 2M) prepared and added in the sol preparation step. The density of the M-IGE-2 ionogel prepared with 2M electrolyte solution is 0.132g/cm3 and its porosity is 94%. In addition, the ion conductivity of the M-IGE-2, which shows 3.3V electrochemical stability, was determined as 4.06x10-4 S/cm by Potentiostatic EIS measurement.
Benzer Tezler
- İmmobı̇lı̇ze metal affı̇nı̇te kromatografı̇sı̇ ı̇le fosfoproteı̇n ı̇zolasyonu ı̇çı̇n sı̇lı̇ka bazlı sabı̇t fazların sentezı̇ ve karakterı̇zasyonu
Synthesis and characterization of silica-based stationary phases for phosphoprotein isolation via immobilized metal affinity chromatography
DUYGU YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATOŞ ÇİĞDEM KİP
- Silika içerikli aerojelin sol-jel yöntemi ile sentezlenmesi ve mimari yapı malzemesinin performansının geliştirilmesi
Synthesising silica aerogel by sol-gel method and devoloping the performance of architectural building material
TUBA ARKAN DEMİRÖRS
- Synthesis and characterization of monodisperse silica based functional nanoparticles for multi-purpose applications
Çok amaçlı uygulamalar için tek dağılımlı silika işlevsel nanoparçacıkların sentezi ve karakterizasyonu
BURCU ALTIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR ÖZÇELİK
- Enzimatik polimerizasyon yöntemi ile polivalerolakton sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyvalerolacton via enzymatic polymerization
ZEYNEP GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Metal yüklenmiş mezogözenekli silika sütunlu kil yeni nesil katalizörlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of metal loaded new generation meso porous silica pillared catalyst
BURCU YETER DİNÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SUNA BALCI