Lityum pillerde anot malzemesi olarak yüksek entropili oksitlerin kullanımı
Use of high entropy oxides as anode materials in lithium batteries
- Tez No: 690377
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yüksek entropili oksitler, Dönüşüm tipi anot, Li-iyon piller, High entropy oxides, Conversion type anode, Li-ion batteries
- 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: 105
Özet
Son yıllarda taşınabilir elektronik cihazlar için önemli güç kaynakları haline gelen Li-iyon pillerin gelecekte de bu konumunu koruması muhtemeldir. Ancak ticari olarak kullanılan Li-iyon piller sahip oldukları düşük kapasitelerinden (372 mA sa. g-1) dolayı sürekli artan enerji talebini karşılayamaz hale gelmiştir. Bu nedenle üstün çevrimsel özelliklere sahip, yüksek enerji yoğunluklu anotların geliştirilmesi, yeni nesil Li-iyon piller için son derece önemlidir. Çeşitli anot adayları arasında dönüşüm tipi geçiş metal oksit anotlar, gelecek vaat eden malzeme gruplarının başında gelmektedir. Son zamanlarda ise bu tip anot malzeme grubu arasında yer alan yüksek entropili oksitlerin Li-iyon pillerde kullanılması önemli gelişmelerden biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmadaki amaç; ticari Li-iyon pillerde kullanılan grafit anota alternatif olabilecek yüksek entropili oksit anot malzemelerin sentezlenmesi ve elektrokimyasal performanslarının belirlenmesidir. Bu doğrultuda rock-salt ve spinel kristal yapıya sahip yüksek entropili oksit malzemeler geleneksel katı hal yöntemi kullanılarak sentezlenmiş ve elektrokimyasal performansları incelenmiştir. Ayrıca yüksek entropili oksitlerin tasarlanmasına katkı sağlayan çeşitli parametrelerin geliştirilmesi adına teorik çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar ile birlikte rock-salt kristal yapısındaki elektrotlar birbirleriyle karşılaştırıldığında 20. çevrim sonunda en yüksek deşarj kapasitesine (835 mA sa. g-1) ve kulombik verimliliğe (%99,4) sahip elektrot (Mg0.2Co0.2Ni0.2Zn0.2Li0.2)O' dur. Spinel kristal yapıya sahip elektrotlar da ise 10. çevrim sonundaki en yüksek deşarj kapasitesine (2371 mA sa. g-1) sahip elektrot (Fe0.225Co0.1Ni0.225Cr0.225Mn0.225)3O4 iken 10. çevrim sonundaki en yüksek kulombik verimiliğe sahip (%97,2) elektrot (Fe0.175Co0.3Ni0.175Cr0.175Mn0.175)3O4' dur. Co miktarının artmasına bağlı olarak kulombik verimliliğin de arttığı görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Li-ion batteries, which have become important power sources for portable electronic devices in recent years, are likely to maintain this position in the future. However, commercially used Li-ion batteries have become unable to meet the ever-increasing energy demand due to their low capacity (372 mA h g-1). Therefore, the development of high energy density anodes with superior cyclic properties is extremely important for new generation Li- ion batteries. Among the various anode candidates, conversion type transition metal oxide anodes are one of the most promising material groups. Recently, the use of high entropy oxides, which is among this type of anode material group, in Li-ion batteries is considered one of the important developments. The aim of this study is to synthesize high entropy oxide anode materials, which can be an alternative to the graphite anode used in commercial Li-ion batteries, and to determine their electrochemical performance. In this direction, high entropy oxide materials with rock- salt and spinel crystal structures were synthesized using the conventional solid state method and their electrochemical performances were investigated. In addition, theoretical studies have been carried out in order to develop various parameters that contribute to the design of high entropy oxides. With the experimental results obtained, when the electrodes in rock-salt crystal structure are compared with each other, the electrode with the highest discharge capacity (835 mA h g-1) and coulombic efficiency (99.4%) at the end of the 20th cycle (Mg0.2Co0.2Ni0.2Zn0.2Li0.2)O. In electrodes with spinel crystal structure, while the electrode with the highest discharge capacity (2371 mA h g-1) at the end of the 10th cycle (Fe0.225Co0.1Ni0.225Cr0.225Mn0.225)3O4 at the end of the 10th cycle, it has the highest coulombic efficiency ( 97.2%) is the electrode (Fe0.175Co0.3Ni0.175Cr0.175Mn0.175)3O4. It is seen that the coulombic efficiency increases with the increase in the amount of Co.
Benzer Tezler
- Development of high purity lithium Bis(oxalate)borate, LiB(C2O4)2 (LiBOB)and its effect on the stability of standard and new generation electrode materials
Yüksek saflıkta lityum Bis(oksalat)borat, LiB(C2O4)2 (LiBOB)geliştirilmesi ve standart ve yeni nesil elektrot malzemelerinin kararlılığına etkisi
YAPRAK SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİH AFYON
- Investigation of the effect of porosity in SnO2 nanofibers as anode materials for sodium-ion batteries
Sodyum-iyon pilleri için SnO2 nanolif anot malzemesinde porozitenin etkisinin incelenmesi
ERÇİN ÇAĞAN DURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Grafen/kalay esaslı nanokompozitlerin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of graphene/tin based nanocomposides as anode material in lithium ion batteries
SELİN ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Modifiye edilmiş grafitin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of modified graphite as anode material for lithium ion batteries
NERGİS AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Investigation of anode properties and battery performances of metal mixed graphites for lithium ion batteries
Lityum iyon pillerde metal ile katkılandırılmış grafitlerin anot özelliklerinin ve pil performanslarının incelenmesi
HANDAN BAKALCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ