Ni-rich LiNixMnyCozMvO2 (X>0.6) cathode material development for Li-ion batteries
Li-iyon bataryalar için Ni-zengin LiNixMnyCozMvO2 (x>0.6) katot malzeme geliştirme
- Tez No: 762908
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Nikelce zengin NMC katot malzemeleri lityum iyon pillerin itici gücü konumundadır. Sundukları yüksek kapasite ve yüksek enerjiye rağmen yapısal kararlılıklarının iyileştirilmesi gerekmektedir. Ni bakımından zengin NMC malzemelerin yapısal kararlılığını arttırmaya yönelik çalışmalarda üretim yöntemi ve element katkılama öne çıkan araştırma konuları arasındadır. Bu çalışmada sitrik asit destekli Pechini sol-jel metodu kullanılarak nikelce zengin LiNixMnyCozO2 (x>0.6) ve nikelce zengin Li(NMC)1-vNbvO2 (v=0.2, 0.4, 0.8) üretildi. Nikel, mangan ve kobalt oranları farklı olan saf ve niobyum katkılı malzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri incelendi ve karşılaştırıldı. Tüm malzemelerin 0,1 C'deki deşarj kapasiteleri, deşarj enerjileri, deşarj kapasite korunumları incelendi ve çevrim öncesi ile sonrası empedans değişimleri karşılaştırıldı. Ayrıca malzemelerin 0,3 C ve 1 C'deki deşarj kabiliyet testleri incelendi. XRD analizlerinde LiNixMnyCozO2 (x>0.6) numunelerin başarılı bir şekilde üretildiği görüldü. Li(NMC)1-vNbvO2 (v=0.2, 0.4, 0.8) numunelerinin XRD analizlerinde ise LiNixMnyCozO2 fazının yanında ikincil faz olarak Li3NbO4 fazının oluştuğu anlaşıldı. Elektrokimyasal performans test sürecinde 0,1 C'de yapılan kapasite testlerinde ilk deşarj kapasiteleri malzeme içindeki nikel oranı arttıkça arttı. 20 çevrim sonunda kapasite korunumu yapıdaki nikel oranı arttıkça azaldı. Niobiyum katkılı malzemelerin ilk deşarj kapasitelerinin katkısız olanlardan daha düşük olduğu fakat 20 çevrim sonunda kapasite korunumlarının katkısızlardan fazla olduğu görüldü. 0,3 C'de yapılan testlerde niobyum katkılı ve katkısız malzemeler 0,1 C'de yapılan testler ile benzerlik gösterdi. 1 C'de yapılan kapasite testlerinde ise katkısız malzemelerin kapasite korunumları ile niobyum katkılı malzemelerin kapasite korunumları arasında bir fark görülmedi. Bununla birlikte 1 C'de yapılan çevrim testlerinde yapıdaki nikel oranı arttıkça malzemeler daha yüksek kapasite korunumu gösterdi.
Özet (Çeviri)
The nickel-rich lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC) cathode materials are the driving force of Lithium-ion batteries. Despite the high capacity and high energy they offer, their structural stability needs to be improved. The production method and element doping are among prominent research topics in the studies to increase the structural stability of the Ni-rich NMC materials. In this study, Ni-rich LiNixMnyCozO2 (x>0.6) and Ni-rich Li(NMC)1-vNbvO2 (v=0.2, 0.4, 0.8) were produced using the citric acid assisted Pechini sol-gel method. The physical and chemical properties of pure and niobium doped materials with different nickel, manganese, and cobalt ratios were examined and compared. Discharge capacities, discharge energies, and discharge capacity retentions of all materials at 0.1 C were examined, and impedance changes before and after the cycles were compared. Also, the rate capability tests of the materials at 0.3 C and 1 C were examined. In XRD analysis, it was seen that LiNixMnyCozO2 (x>0.6) samples were produced successfully. In XRD analyzes of Li(NMC)1-vNbvO2 (v=0.2, 0.4, 0.8) samples, it was understood that Li3NbO4 phase was formed as a secondary phase besides the LiNixMnyCozO2 phase. In the capacity tests performed at 0.1 C during the electrochemical performance test process, the first discharge capacities increased as the nickel content in the material increased. At the end of 20 cycles, the capacity retention decreased as the nickel content in the structure increased. It was observed that the initial discharge capacities of the niobium doped materials were lower than those of the undoped ones. After 20 cycles at 0.1 C, the capacity retentions of the doped ones were higher than the undoped ones. In the tests carried out at 0.3 C, the niobium doped and undoped materials showed similarity with the tests carried out at 0.1 C. In the capacity tests carried out at 1 C, there was no difference between the capacity retentions of the undoped materials and the capacity retentions of the niobium doped materials. However, in the cycle tests performed at 1 C, the materials showed higher capacity retention as the nickel ratio in the structure increased.
Benzer Tezler
- Ni-B ikili alaşım sisteminde Ni zengin bazı ara fazların manyetik özellikleri
Magnetic properties of some Ni rich intermediate phases in Ni-B binary alloy system
R.HALUK MUTLU
Doktora
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARSIN AYDINURAZ
- The processing of porous Ni-RICH TiNi alloys via powder metallurgy and their characterization
Gözenekli nikelce zengin TiNi alaşımlarının toz metalurji yöntemiyle üretilmesi ve karakterizasyonu
GÜL İPEK NAKAŞ
Doktora
İngilizce
2012
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BOR
- Nikelce zengin niti şekil hatırlamalı alaşımın oksidasyon davranışının incelenmesi
Investigation of oxidation behavior at ni-rich niti shape memory alloy
ERCAN ERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FETHİ DAĞDELEN
- Optimization of cutting parameters in machining process of shape memory alloys using genetic algorithm
Şekil hafızalı malzemelerin talaşlı imalat sürecinde kesme parametrelerinin genetik algoritma kullanılarak optimizasyonu
ALİ OSMAN KABİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF KAYNAK
- Production and characterization of ceramic reinforced Ni-Cu metal matrix composites
Seramik takviyeli Ni-Cu metal matris kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
ALPERCAN KURDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEGÜM ÜNVEROĞLU