Rheological and electrical properties of aqueous lithium iron phosphate suspension electrodes
Sulu lityum demir fosfat süspansiyon elektrotlarının reolojik ve elektriksel özellikleri
- Tez No: 851530
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN, PROF. DR. BORA MAVİŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 171
Özet
Düşük viskozite ve yüksek elektrokimyasal performansa sahip homojen süspansiyon elektrotların geliştirilmesi, süspansiyon bazlı elektrokimyasal enerji depolama teknolojilerin uygulanabilirliği için kritik öneme sahiptir. Homojen bir süspansiyon elde etmek için önemli bir kriter aglomere olmayan parçacıklar kullanmaktır. Ancak, beklenmedik bir şekilde aglomere parçacıkların kullanımı çoğu çalışmada yaygındır. Bu tez, elektroaktif malzemelerin aglomerasyon özelliklerinin sulu süspansiyon elektrotlarının mikroyapısı, akışı ve elektriksel-elektrokimyasal tepkisi üzerindeki etkisini anlamadaki mevcut boşluğu ele almaya odaklanmış ve model sistem olarak lityum demir fosfat (LiFePO4, LFP) kullanmıştır. İlk olarak, tekil LFP parçacıkların sentezlenmesi için bir prosedür geliştirilmiştir. Sonuçlar, sentez sonrası işlemlerin sadece parçacıkların aglomerasyon durumu üzerindeki önemini vurgulamakla kalmamış, aynı zamanda elektrokimyasal tepkileri üzerindeki etkisini de göstermiştir. İkinci olarak, uzun süreli stabiliteye sahip homojen süspansiyon elektrotları elde etmek için süspansiyon formülasyonu optimize edilmiştir. Bu optimizasyon, kararlı ve tekrarlanabilir elektrokimyasal empedans spektroskopisi sonuçları elde etmek için bir önceliğe sahiptir. Üçüncü olarak, parçacıkların aglomerasyon durumunun elektrot özellikleri üzerindeki etkisi, süspansiyonların mikroyapısı, perkolasyon özellikleri, akış davranışı ve elektriksel iletkenliği üzerindeki etkisi açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışma, tekil parçacık kullanılmasının, akışkanlık ve elektrik iletkenliği koruyacak şekilde, süspansiyon içerisindeki katı madde içeriğinde %50'lik bir artış sağladığını göstermiştir. Son olarak, ilk kez sulu bir süspansiyon elektrodunda fruktoz kullanılmıştır. Fruktoz eklenmesi, süspansiyon elektrodunun deşarj kapasitesini ve polarizasyonunu belirgin şekilde iyileştirmiştir. Bu gelişmelerin altında yatan mekanizmalar henüz araştırılmamış olsa da optimum fruktoz miktarının kullanılması, LFP parçacıklarının başlangıç deşarj kapasitesini sulu bir elektrolitte 129 mAh/g'dan 151 mAh/g'a yükseltmiştir.
Özet (Çeviri)
Developing homogeneous suspension electrodes characterized by low viscosity and high electrochemical performance is critical for the feasibility of suspension-based electrochemical energy storage technologies. One of the essential criteria for obtaining a homogeneous suspension is to use non-agglomerated particles. However, the use of agglomerated particles is unexpectedly common in most studies. This dissertation is focused on addressing the current gap in understanding the impact of the agglomeration characteristics of electroactive materials on the microstructure, flow, and electrical-electrochemical response of aqueous suspension electrodes and used lithium iron phosphate (LiFePO4, LFP) as a model system. First, a procedure was developed to synthesize individual LFP particles. The results highlighted the significance of post-synthesis processes not only on the agglomeration state of particles but also showed its influence on their electrochemical response. Second, the suspension formulation was optimized to obtain a homogeneous suspension electrodes capable of long-term stability. This optimization was a priori to acquiring stable and reproducible electrochemical impedance spectroscopy results. Third, the influence of the particles' agglomeration state on the electrode characteristics was compared regarding its impact on suspensions' microstructure, percolation characteristics, flow behavior, and electrical conductivity. This study showed that utilizing individual particles enabled an increase of 50% in the solids content in the suspensions while preserving their flowability and electrical conductivity. Lastly, fructose was used for the first time in an aqueous suspension electrode. Adding fructose noticeably enhanced the suspension electrode's discharge capacity and polarization. Although the underlying mechanisms of these improvements are yet to be studied, using the optimum amount of fructose increased the initial discharge capacity of LFP particles from 129 mAh/g to 151 mAh/g in an aqueous electrolyte.
Benzer Tezler
- Baklagillerden protein ve fenolik bileşenlerin inovatif yöntemlerle eldesi, nanolif üretimi, enkapsülasyon ve biyofonksiyonel özelliklerinin belirlenmesi
Extraction of protein and phenolic compounds from legumes using innovative techniques, nanofiber production encapsulation and biofunctional properties
ELİF MELTEM İŞÇİMEN
Doktora
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HAYTA
- Utilization of electrospun nanofibers containing gelatin or gelatin-cellulose acetate for preventing syneresis in tomato ketchup
Jelatın veya jelatın-selüloz asetat içeren nanoliflerin domates ketçaplarında sineresisi önleyici olarak kullanılması
SAMAN HENDESSİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FİLİZ ALTAY
- Effects of crosslinking and nanosilica on waterborne polyurethane dispersions
Su bazlı poliüretan dispersiyonlarda çapraz bağlanmanın ve nano silikanın etkileri
YUNUS ERKAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESRİN KÖKEN
- Alendronatın mikroemülsiyon formulasyonunun geliştirilmesi ve Caco-2 hücrelerinden geçişinin değerlendirilmesi
Development of a microemulsion formulatıon of alendronate evaluation of its transport across caco 2 cells
FULYA KARAMUSTAFA
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Eczacılık ve FarmakolojiGazi ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN ÇELEBİ
- Elektrodöndürme yöntemiyle elde edilen jelatin nanoliflerinin emülsiyonlarda stabilize edici olarak kullanılması
Using electrospun gelatin nanofibers as stabilizers in emulsions
NAGİHAN OKUTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FİLİZ ALTAY