Synthesis and electrochemical performance of high entropy oxides as an anode for lithium-ion batteries
Yüksek entropili oksitlerin üretimi ve lityum iyon bataryalarda kullanımı
- Tez No: 846946
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM TOPARLI, DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSU LÖKÇÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 79
Özet
Lityum-iyon piller hayatımızın vazgeçilmez bir parçası. Ticari uygulamalarından bu yana, daha yüksek performansa olan talep giderek artıyor. Performans artışı ustaca hücre tasarımlarıyla sağlanabilir ancak daha iyi performans gösteren aktif malzemeler, elektrokimyasal performansta daha büyük bir sıçramaya olanak tanır. Bu nedenle endüstri ve akademi, daha iyi performans gösteren ürünlere ulaşmak için sürekli bir yarış içindedir. Bu tür çok araştırılan malzemelerden biri Yüksek entropi oksitlerdir. Yüksek entropili oksitler hem elektrokimyasal hem de fiziksel özellikler açısından ilginç özellikler göstermektedir. Bu çalışmanın temel amaçlarından biri, yüksek entropili oksit malzemenin yapısına bağlı olarak lityum iyon difüzyon özelliklerini ve elektrokimyasal özellikleri araştırmaktır. Bu nedenle bu çalışmada argon ve hava sentez ortamının (FeMnCrCoZn)3O4 yüksek entropili oksit (HEO) tozlarının yapısal ve elektrokimyasal özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Her iki malzeme de yapısal ve morfolojik olarak karakterize edildi. Argon atmosferinde sentezlenen HEO'nun (HEO-Ar), havada sentezlenene (HEO-Air) kıyasla artan elektrokimyasal performansı gösterilmiştir. HEO-Ar örneğindeki x-ışını fotoelektron spektroskopisi yöntemiyle karakterize edilen oksijen boşlukları, Li+ konaklama bölgelerinin sayısını artırarak, iletkenliği artırarak ve Li+ difüzyon kinetiğini hızlandırarak elektrokimyasal performansları iyileştirir. Her iki malzeme de daha yüksek özgül kapasiteye sahip olmalarına rağmen, grafit ile karşılaştırıldığında daha yüksek çalışma voltajı sergilerler. Bu özellikleri bilmek, hem malzeme tasarımcısına hem de hücre tasarımcısına, enerji depolamanın spesifik uygulamasına göre malzemeleri ve elektrokimyasal hücreleri tasarlama yeteneği verir. Geliştirilmiş akım hızı yetenekleri ve uzatılmış çevrim ömürleri göz önüne alındığında, bu malzemelerin muhtemelen pik tıraşlama, şebeke desteği ve yenilenebilir enerji depolama gibi şebeke düzeyindeki uygulamalarda kullanılması mümkündür.
Özet (Çeviri)
Lithium-ion batteries are indispensable part of our lives. Ever since their commercial applications the demand for higher performance is ever increasing. Increase in performance can be achieved by ingenious cell designs but the better performing active materials allows a bigger leap in the electrochemical performance. That is why industry and academia is in a perpetual race to achieve better performing products. One of such highly researched materials is high entropy oxides (HEO). High entropy oxides are demonstrating interesting properties both in terms of electrochemical and physical characteristics. One of the main objectives of this work is to investigate the lithium-ion diffusion properties and electrochemical properties dependance on the structure of the high entropy oxide material. For this reason, the effects of the synthesis environment of flowing argon and air on the structural and electrochemical properties of powders of (FeMnCrCoZn)3O4 high entropy oxides are investigated in this study. HEO synthesized in argon atmosphere (HEO-Ar) and the one synthesized in air (HEO-Air) were structurally and morphologically characterized. The increased electrochemical performance of HEO-Ar compared to HEO-Air has been shown. The oxygen vacancies, characterized by x-ray photoelectron spectroscopy method, in the HEO-Ar sample improve electrochemical performances by increasing the number of sites for Li+ accommodation, increasing conductivity, and accelerating Li+ diffusion kinetics. Both materials, although, having higher specific capacities, demonstrate higher operating voltages compared to graphite. Knowing these properties gives both material designer and cell designer the ability to design materials and electrochemical cells according to the specific application of energy storage. Considering their enhanced current rate capabilities and extended cycle life these materials may possibly be used in grid level applications, such as peak shaving, grid support and renewable energy storage.
Benzer Tezler
- Yüksek entropili oksit ((MgCoNiZnLi)O) ve 2D kompozit anotların li-iyon pillerdeki performansı
Performance of high entropy oxide ((MgCoNiZnLi)O) and 2D composite anodes in li-ion batteries
ESRA ERDOĞAN ESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Designing multi-component oxides as air cathode for rechargeable aqueous zn-air batteries
Şarj edilebilir sulu çinko-hava pilleri için çok bileşenli oksitlerin hava katodu olarak tasarlanması
ÇAĞLA ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM TOPARLI
- Processing and characterization of cocufeni based high entropy alloys
Cocufeni esaslı yüksek entropili alaşımların üretimi ve karakterizasyonu
BURAK KÜÇÜKELYAS
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
- Synthesis and characterization of some carbon/layered double hydroxide for supercapacitor applications
Süper kapasitörlerde kullanılan bazı karbon/tabakalı çift hidroksit kompozitlerin sentezi ve karakterizayonu
MUSTAFA RAQEEB MOHAMMED
- Anyon değişim membran yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere katot katalizörlerinin sentezi ve aktivitesinin belirlenmesi
Synthesis and determination of the activity of cathode catalysts for use in anion exchange membrane fuel cells
ALI TAMBWE AMIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
ÖĞR. GÖR. SİLVER GÜNEŞ