Yüksek performansa sahip karbon içerikli anot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of high performance carbon anode materials
- Tez No: 766667
- Danışmanlar: PROF. DR. SERVET TURAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Energy, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Anotlar, Grafen, Lityum iyon pil, Yüzey aktif maddeleri, Anodes, Graphene, Lithium ion battery, Surfactants
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada katkılandırılmış grafen ve çeşitli gözenekli karbonlar olmak üzere iki farklı karbon anot malzemesi grubunun kimyasal, yapısal, morfolojik özellikleri XPS, Raman, SEM, TEM analizleri ile incelenmiş ve bunların elektrokimyasal performansa etkileri, şarj/deşarj testleri ve çevrimsel voltametri ile belirlenmiştir. İlk grupta; katkılandırılmış grafen tozlarının sentez parametrelerinden etkilenen fonksiyonel grupların, bağ tiplerinin, kusur oranlarının ve morfoloji değişimlerinin, elektrokimyasal performansa etkisi incelenmiştir. XPS analizleri, redoks reaksiyonları arasında farklılıkların olduğunu ve katkı elementlerinin karbon ve oksijenle yaptıkları bağların değiştiğini göstermiştir. Oksijen içerikli grupların artışı ile kusur oranı ve tabakalar arası mesafe artmış ve bunun sonucunda elektrokimyasal performans yükselmiştir. Bu grup içindeki en yüksek performans, N katkılı numunelerden N-GP4'ün gösterdiği, 100 mA/g akım yoğunluğunda, 75. şarj/deşarj çevriminde 430 mAh/g'dır. İkinci grupta farklı gözenekli karbonların elektrokimyasal performansı ve yüzey aktif maddelerinin etkileri incelenmiştir. Süngerimsi ağ morfolojisinin performansının daha düşük olduğu ve partikül boyutu arttıkça performansın düştüğü görülmüştür. Anyonik (SDS) ve katyonik (CTAB) maddeler ile modifikasyonla gerçekleşen morfolojik ve yapısal değişimler SEM ve Raman analizleri ile incelenmiştir. Bu modifikasyonların morfoloji üzerinde büyük değişimlere neden olarak yüzey alanı ve tabaka dizilimlerini değiştirdiği görülmüştür. Raman analizlerinden hesaplanan I2D/IG oranları da bu durumu desteklemiştir. Tek çeşit yüzey aktif maddesi yerine iki maddenin birlikte kullanılması ile yapıdaki değişiklikler daha güçlü şekilde gerçekleşmiştir. SDS ve CTAB'ın sinerjitik etkisinin olduğu, sabit ve değişken akım yoğunluklarında yapılan testlerde kapasitenin yaklaşık 1,5 kat arttığı görülmüştür. Tüm malzemeler arasında en yüksek kapasite değeri, gözenekli karbonlardan SDS ve CTAB'ın birlikte kullanıldığı P-CY4 numunesinde elde edilmiş olup 200 mA/g akım yoğunluğunda 618 mAh/g olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, the chemical, structural and morphological properties of two different groups of carbon anode materials, doped graphene and porous carbons, were investigated by XPS, Raman, SEM, TEM analyzes and their effects on electrochemical performance were determined by charge/discharge tests and cyclic voltammetry. In the first group; the effects of functional groups, bond types, defect rates and morphology changes, which are affected by synthesis parameters of doped graphene powders, on electrochemical performance were investigated. XPS analyzes showed different bonds between the additive elements with carbon and oxygen due to redox reactions. With the increase of oxygen-containing groups, the defect ratio and the distance between the layers increased, and as a result, the electrochemical performance increased. The highest performance in this group is 430 mAh/g at the 75th charge/discharge cycle, at a current density of 100 mA/g, demonstrated by N-GP4, one of the N-doped samples. In the second group, the electrochemical performance of different porous carbons and the effects of surfactants were investigated. It was observed that the performance of the spongy network type morphology was lower and decreased as the particle size increased. Morphological and structural changes that occur with modification with anionic (SDS) and cationic (CTAB) surfactants were investigated by SEM and Raman analyses. It was observed that these modifications led significant changes on the morphology, surface area and layer arrangement. I2D/IG ratios also supported this situation. The changes in the structure occurred more remarkably with the use of two surfactants together. It has been observed that SDS and CTAB have a synergistic effect, and the capacity has increased approximately 1.5 times in charge/discharge tests performed at constant and variable current densities. The highest capacity value among all the materials was obtained in the P-CY4 sample from porous carbons, in which SDS and CTAB were used together, and it was measured as 618 mAh/g at a current density of 200 mA/g.
Benzer Tezler
- Lityum-iyon piller için yüksek performanslı anot malzemesi olarak kalay oksit-indirgenmiş grafen oksit kompozitlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of tin oxide-reduced graphene oxide composite as high performance anode material for lithium-ion batteries
MERT ARDA KAYIŞLI
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
- Metal organic framework (MOF) based mixed matrix membranes for Co2 separation: Microporous metal imidazolate framework (MMIF) and strontium-based mofs
Co2 ayırma amaçlı metal organik kafes (MOF) içeren karışık matrisli membranlar: mikrogözenekli metal imidazolat kafes (MMIF) ve stronsiyum esaslı mof yapılar
MAHDI AHMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
İstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Farklı katyon katkılı Ceo2 bileşiklerinden elektrokimyasal yöntemle hidrojen gazı eldesi
Obtaining hydrogen gas from different cation-doped Ceo2 compounds by electrochemical method
RABİA KIRKGEÇİT KARAKELLE
- Fischer-Tropsch sentezi̇ i̇le hafi̇f olefi̇n üreti̇mi̇ i̇çi̇n azot ve bor doplu akti̇f karbon destekli̇ demi̇r katali̇zörleri̇ni̇n geli̇şti̇ri̇lmesi̇
Development of nitrogen and boron doped activated carbon supported iron catalysts for light olefin production by Fischer-Tropsch synthesis
PINAR ŞAKOĞLU
