Fabrication, process development and practical implementation of conversion negative electrode and nickel-rich positive electrodes for lithium-ion batteries
Lityum-iyon piller için dönüşüm tipi negatif elektrot ve nikelce zengin pozitif elektrodların imalatı, süreç geliştirmesi ve pratik uygulaması
- Tez No: 684033
- Danışmanlar: PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanomalzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Bu tez, yüksek performanslı pozitif ve negatif elektrot aktif malzemelerinin sentezini ve bunların lityum iyon pillerde pratik uygulanmasını bildirmektedir. Negatif elektrot (N) kısmı, hibrit dönüşüm tipi bir malzemenin hidrotermal yöntemle üretimini içermektedir. Elektrokimyasal tersinirliği geliştirmek için manyetit parçacıkları iletken bir yapı olan kısmen indirgenmiş grafen oksidin katmanlarında oluşturulmuştur. Hibrit malzemenin aktif lityum kayıpları nedeniyle tam hücrelerde yeterince performans gösterememesi, elektrokimyasal ön lityumlama ile telafi edilmiştir. Pozitif elektrot kısmındaysa, lityum nikel kobalt alüminyum oksit (NCA) üretiminde karşılaşılan zorluklardan biri olan alüminyum iyonlarının kristal içerisine homojen olarak dahil edilememesi sorununa çözüm aranmaktadır. Bu sebeple, iki farklı üretim metodu kullanılmıştır. İlk yaklaşım, elektrokimyasal olarak aktif yüzeylerin oluşumunu teşvik etmek ve birincil parçacıkların anizotropik büyümesini yönlendirmek için yakılabilir bir şablon kullanılması ve parçacıkların Pechini yöntemiyle sentezlenmesidir. İkinci yaklaşım, benzersiz akış özellikleri sergileyen bir Couette-Taylor sürekli akış reaktöründe NCA'nın birlikte çöktürme yöntemiyle sentezlenmesidir. Alüminyum iyonları sisteme geçiş metali/şelat maddesi oranının, alüminyum iyonu içeren solüsyonların reaktöre beslenme pozisyonunun ve akış hızının değiştirilmesiyle eklenmiş ve yoğun ve küresel yapıda partiküller elde edilmiştir. Malzemelerin elektrokimyasal karakterizasyonları, gerçek pil sistemlerindeki performanslarını yansıtması açısından lityum iyon içeriğinin sınırlı olduğu tam hücre sistemlerinde araştırılmıştır. Tezin son kısmında elektrot malzemelerimiz aynı hücre içerisinde test edilmiş, böylece malzemelerin pratik uygulamalarda birlikte kullanılma imkanları değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This Ph.D. thesis reports the synthesis of the high-performance positive and negative electrode active materials (EAMs) and their practical implementation to lithium-ion batteries (LIBs). The negative electrode section involves the construction of a hybrid conversion-type material via hydrothermal synthesis. Magnetite particles are formed throughout the conductive network of partially reduced graphene oxide for enhancing the electrochemical performance. The limited applicability of the material in full-cells due to active lithium losses is compensated by electrochemical pre-lithiation. From the positive electrode perspective, lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA) is developed via two distinct routes to enable homogeneous incorporation of aluminum species to the crystal, which is a current challenge associated with the fabrication of nickel-rich compounds. Our first approach employs a sacrificial template-assisted Pechini process for promoting the formation of more stable and electrochemically active facets of the primary particles. The second approach employs a co-precipitation synthesis of NCA via a Couette-Taylor flow reactor, exhibiting unique flow characteristics. The inclusion of aluminum is achieved by alteration of the transition metal/chelating agent ratio, the feed position or regime of the aluminum species into the reactor, resulting in dense and spherical particles. Their electrochemical performance is investigated in NCA|| graphite full-cells, which is essential for a more reliable representation of the true capacity of our synthesized EAMs due to the limited lithium-ion content. Lastly, we couple the N and P materials synthesized in the scope of this thesis to investigate their practical applicability in the same LIB cell.
Benzer Tezler
- Kapasitif eşik lojiği temelli analog sayısal çevirici
A Capacitive thres hold logic based analog to digital converter
BİLGE BAYRAKÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURAN LEBLEBİCİ
- Modeling brick surfaces in historic buildings with design computation methods
Tarihi yapılarda tuğla yüzeylerin hesaplamalı tasarım yöntemleriyle modellenmesi
SEVGİ ALTUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- 2-8 MBit/s fiber optik hat teçhizatı arayüz devresinin sahada programlanabilir kapı dizisi ile tasarlanması ve gerçeklenmesi
Designing and implementing 2MBit/s and 8 MBit/s fiber optic line terminating equipment interface circuit by using field programmable gate array
ÜMİT GÖĞÜSGEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. AHMET DERVİŞOĞLU
- A tool oriented approach to digital making and control in design
Dijital yapma biçimleri ve tasarımda kontrole araç odaklı bir yaklaşım
GAMZE GÜNDÜZ
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU