Morphology-based analysis of Li-ion storage behavior of single crystal hematite (α-Fe2O3) nanostructures
Farklı morfolojilerdeki tekli kristal hematit (α-Fe2O3) nano yapılarda Li-iyon depolama davranışının incelenmesi
- Tez No: 854043
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM, PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Hematit demir oksit (α-Fe2O3), halihazırda piyasada yaygın halde bulunan grafite göre daha yüksek teorik kapasiteye sahip olması, ucuz olması ve kolay üretilebilmesi sebebiyle Li, Na ve K-iyon bataryaları için gelecek vaadeden bir anot malzemesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu malzemeye li-iyon girişi, bir dönüşüm tepkimesi sonucunda gerçekleştiği için, karmaşık bir mekanizmaya sahiptir ve bu durum, bu malzemenin pillerde yaygın olarak kullanılmasını engellemektedir. Literatürde, bu karmaşık Li-iyon giriş davranışının, söz konusu malzemenin Li-iyon depolaması üzerinde pek az etkisi olduğu belirtilmiş ve bu davranış pek dikkate alınmamıştır. Bu çalışmada tekli-kristal α-Fe2O3 nanoyapılarının farklı morfolojilerine Li-iyon giriş davranışları ve bu davranışların li-iyon depolama süreci üzerindeki etkileri incelenmiştir. Başlıca {104}, {012}, and {113} yüzeyli morfolojiler Li-iyon girişi potansiyel aralığında elektrokimyasal olarak test edilmiştir. Li-iyon girişi için gereken yük aktarımı süreci, bu farklı morfolojilerde incelenmiştir. Üç morfolojide de katı-elektrolit ara yüzeyinin oluştuğu ve büyüdüğü gözlemlenmiştir. Pil devri ve empedans testleriyle bu Li-iyon giriş davranışının tersinir olup olmadığı incelenmiştir. Ortaya çıkan sonuçlar, En iyi Li-iyon giriş davranışının {113} yüzeyinde gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Bu malzemeden yapılmış olan pillerde, ilerleyen pil devirlerinde kapasite kaybı ve sürekli büyüyen katı-elektrot ara yüzeyleri gözlenmiştir. Bu durum, bu malzemedeki Li-iyon giriş davranışının geliştirilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Hematite iron oxide (α-Fe2O3) is a promising anode material for Li, Na, and K-ion batteries. Its theoretical capacity is greater than that of commercially available graphite. In addition, it is cheap. It can also be easily synthesized. The complex ion storage mechanisms, which involve the insertion of Li-ion followed by a conversion reaction, impede its utilization. The insertion process has received less attention in the literature and is thought to have little effect on the Li-ion storage process. The behavior of Li-ion insertion into single-crystal α-Fe2O3 nanostructures with specific facets and its role in the storage process were studied in this work. In Li-ion insertion voltage window, three morphologies are electrochemically investigated, namely rhombohedral, cubic, and bipyramidal morphologies, with primarily {104}, {012}, and {113} facets, respectively. The contribution of the Li-ion insertion charge transfer process was investigated from distinct facets. For each morphology, formation and development of a solid electrolyte interface (SEI) was observed. Galvanostatic cycling and impedance measurements were used to investigate the reversibility of the insertion process. The observed results indicate improved Li-ion insertion through the {113} facet. As the cells cycled, capacity degradation and continuous SEI growth were observed, indicating that the Li-ion insertion process should be optimized further.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of high yield and quality controlled morphology carbon nanotubes with novel transition metal alloys
Çeşitli geçiş metalleri ile sentezlenen alaşımların dikey yönelimli karbon nanotüp katalizi olarak kullanımının incelenmesi
DENİZ KAVRAR ÜRK
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
PROF. DR. HÜLYA CEBECİ
- Sol-jel yöntemi ile üretilen LiMn2-xMxO4 (M = Li, Co) tozundan laminasyon yöntemi ile lityum iyon piller için katot üretilmesi ve karakterizasyonu
LiMn2-xMxO4 (M = Li, Co) cathode production via sol-gel method and characterization for li-ion batteries
BAKİ ANIL ÖZKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Al-iyon bataryalar için cus/ ni köpük elektrot üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Production of cus/ni foam electrode for al-ion batteries and investigation of their electrochemical properties
REYHAN SOLMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Lityum iyon piller için Sn/SnO2/knt kompozit anotlarının geliştirilmesi
Development of Sn/SnO2/cnt composite anodes for li-ion batteries
MİRAÇ ALAF
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT
- 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