Geri Dön

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

  1. Tez No: 854043
  2. Yazar: BURAK ÖLMEZ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM, PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2016

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜL KELEŞ

  2. 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

    Türkçe

    2014

    Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HATEM AKBULUT

  3. 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

    Türkçe

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. REHA YAVUZ

  4. Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems

    Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi

    MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

    PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN

  5. Sodyum iyon pillerde katot olarak kullanılabilecek prusya mavisi analoglarının sentezlenmesi, karbon kompozitlerinin üretilmesi ve performanslarının elektrokimyasal ve In Silico olarak araştırılması

    Synthesis of prussian blue analogues, production of carbon composites and electrochemical and In Silico investigation of their performance in sodium ion batteries

    BERKAY SUNGUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiAkdeniz Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EDİP BAYRAM