Li22Si5–grafen kompozit anotların lityum–iyon pillerdeki performanslarının incelenmesi
Investigation of the Li22Si5–graphene composite anodes performance in lithium-ion batteries
- Tez No: 689906
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Li-iyon piller, Grafen, Li22Si5 Alaşımı, Kompozit Anot, Li-ion batteries, Graphene, Li22Si5 Alloy, Composite Anode
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Günümüzde yaygın olarak kullanılan fosil yakıtların, yakın gelecekte dünyanın enerji ihtiyacını karşılayamayacak hale gelmesi kaçınılmazdır. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynakları konusundaki araştırma ve geliştirme çalışmaları, dünya çapında ilgi çeken konulardan biri haline getirmiştir. Dolayısıyla enerji üretimi ile depolanması için gelişmiş cihazları ve ilgili malzemeleri araştırmak, artan küresel enerji talebini karşılamak için kilit bir konudur. Günümüzde Li-iyon piller, taşınabilir elektronik cihazlar için ana enerji depolama teknolojisi olarak kabul edilmektedir ve yakın gelecekte de bu konumunu koruyacağı öngörülmektedir. Bu çalışmadaki amaç, Li-iyon pil uygulamaları için Si anoduna alternatif olabilecek Li22Si5 alaşımı ve grafen esaslı kompozit anot malzemelerinin sentezlenmesi ve elektrokimyasal performanslarının belirlenmesidir. Bu doğrultuda kimyasal yöntemler kullanılarak sentezlenen indirgenmiş grafen oksit nano yapılı malzeme ve mekanik alaşımlama yoluyla üretilen Li22Si5 alaşımı, kompozit anot olarak hazırlanıp Li-iyon pil performansları incelenmiştir. Deneysel çalışmalar süresince LiSiRGO10, LiSiRGO15 ve LiSiRGO20 olmak üzere üç farklı bileşime sahip anot malzemeleri kullanıldığı Li-iyon pilde, en iyi elektrot performansını LiSiRGO15 numunesi göstermiştir. LiSiRGO15 anodu, 20 çevrim sonunda 1382 mA sa. g-1 deşarj kapasitesine sahiptir. Bu anot malzeme, başlangıç ve 20. çevrimde sırasıyla %91,7 ve %98,6' lık kulombik verim göstermiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara göre, düşük PVDF içeriğine sahip kompozit elektrotlar yüksek bir deşarj kapasitesi sergilemelerine rağmen, çevrimsel performansları oldukça zayıftır. Bununla birlikte PVDF ve RGO içeriğinin artması, kompozit elektrotlarda yük transfer direncinin ve deşarj kapasitesinin tersinmezliğinin artmasına neden olmuştur.
Özet (Çeviri)
It is inevitable that fossil fuels, which are widely used today, will not be able to meet the energy needs of the world in the near future. For this reason, research and development studies on renewable energy sources have made it one of the topics that attract worldwide attention. Therefore, searching for advanced devices and related materials for energy production and storage is a key issue to meet the increasing global energy demand. Today, Li-ion batteries are considered the main energy storage technology for portable electronic devices and are expected to maintain this position in the near future. The aim of this study is to synthesize graphene-Li22Si5 based composite anode materials that can be an alternative to Si anode for Li-ion battery applications and to determine their electrochemical performance. In this direction, reduced graphene oxide nano-structured material synthesized using chemical methods and Li22Si5 alloy produced by mechanical alloying were prepared as composite anode and Li-ion battery performance was investigated. LiSiRGO15 sample showed the best electrode performance in Li-ion batteries, where anode materials with three different compositions, LiSiRGO10, LiSiRGO15 and LiSiRGO20, were used during experimental studies. The LiSiRGO15 anode has a discharge capacity of 1382 mA h g-1 after 20 cycles.This anode material showed a coulombic efficiency of 91.7% and 98.6%, respectively, in the initial and 20th cycle. According to the experimental results obtained, although composite electrodes with low PVDF content exhibit a high discharge capacity, their cyclic performance is quite poor. However, the increase in the content of PVDF and RGO caused an increase in the charge transfer resistance and irreversibility of the discharge capacity in composite electrodes.
Benzer Tezler
- Lityum iyon piller için üç boyutlu grafen/karbon nanotüp/silisyum nanokompozit anotların geliştirilmesi
Development of three-dimensional graphene/carbon nanotube/silicon nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
SELİN DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Metal hava pilleri için Li-Si alaşımı esaslı anot ile nanokarbon esaslı katot malzemelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonları
Development and characterization of Li-Si alloy anode and nanocarbon based cathode materials for metal-air batteries
ERSU LÖKÇÜ
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Lityum iyon piller için Li22Si5 alaşımına KNT ve rGO ilavesi ile kompozit anotların geliştirilmesi ve performanslarının belirlenmesi
Development and performance determination of composite anodes by adding CNT and rGO to Li22Si5 alloy for lithium-ion batteries
ZÜLİYET ÇELİKBİLEK
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriEskişehir Osmangazi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Production and characterization of carbon-silicon nanocomposite anode materials for secondary lithium batteries
İkincil lityum bataryalar için karbon/silikon anot malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu
BURCU MİSER
Doktora
İngilizce
2017
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Lityum iyon piller için fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile metaloksit-karbon kompozit anotların geliştirilmesi
Development of metaloxide-carbon composite anodes by physical vapor deposition method for lithium ion batteries
ÖZGÜR CEVHER
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT