Development and synthesis of silicon-based nanomaterials for lithium-ion battery anodes
Silisyum bazlı nanomalzemelerin lityum-iyon pil anotları için geliştirilmesi ve sentezi
- Tez No: 873279
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Enerji, Chemistry, Chemical Engineering, Energy
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Lityum iyon pil teknolojisindeki ilerleme, taşınabilir cihazların ve elektrikli arabaların geniş çapta benimsenmesini büyük ölçüde kolaylaştırmıştır. Ancak mevcut elektrot malzemeleri performans sınırlarına ulaştığından, özellikle elektrikli araçların geleceği için daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip aktif malzemelerin geliştirilmesi gerekmektedir. Yüksek lityum iyon depolama kapasitesi ile silisyum, anot için umut vadeden bir alternatiftir. Ancak, şarj ve deşarj sırasında önemli hacim değişimlerinden kaynaklanan yapısal bozulmalar döngü stabilitesinde sorunlara yol açmaktadır ve bu da silisyumun ticari olarak kullanımının önünde önemli bir engel teşkil eder. Gözenekli silikon nano yapıları, teorik olarak, döngüsel hacim artışının ve bu artışın getirdiği stresin tolere edilmesine olanak tanıyabilir. Bu çalışmanın ilk kısmında bir kil minerali hammadde olarak kullanılarak gözenekli silisyum için başarılı ve ekonomik bir sentez yöntemi sunulmaktadır. Ardından, ölçeklenebilir bir şekilde gözenekli silikon/grafit/karbon nanokompozitlerin (SGC) üretimi için yeni bir yaklaşım aktarılacaktır. Her iki malzeme türü için de sentez parametreleri, elde edilen ürünlerin elektrokimyasal performansına dayalı olarak optimize edilmiştir. Yapısal karakterizasyon XRD, SEM, FT-IR spektroskopisi ve N2 fizisorpsiyon analizi kullanılarak gerçekleştirilirken, elektrokimyasal özellikler EIS, galvanostatik şarj/deşarj ve CV teknikleri yardımıyla analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The advancement of lithium-ion batteries has significantly facilitated the widespread integration of portable electronic devices and electric vehicles. However, current electrode materials have reached their performance limits, prompting the need for active materials with higher energy density, particularly in the context of the future development of electric vehicles. Silicon, with its remarkable lithium-ion storage capacity, stands out as a promising alternative for the anode. Nevertheless, the commercialization of silicon faces challenges related to electrode material pulverization caused by substantial volume fluctuations during charge and discharge, leading to poor cycle stability. To address this issue, porous silicon nanostructures emerge as a promising solution capable of accommodating volume expansion and mitigating associated stress. This thesis introduces a facile and cost-effective synthesis method of mesoporous silicon particles (PSI) via utilizing a clay mineral as a raw material in the initial phase. It then presents a novel approach for the scalable fabrication of porous silicon/graphite/carbon nanocomposites (SGC). Synthesis parameters for both class of materials were optimized based on the electrochemical performance of the resulting products. Structural characterization involved XRD, SEM, FT-IR spectroscopy, and N2 physisorption analysis, while electrochemical characteristics were assessed using EIS, galvanostatic charge/discharge, and CV techniques.
Benzer Tezler
- Ağaç bazlı panel endüstrisi için düşük formaldehit emisyonuna sahip melamin üre formaldehit reçinesinin geliştirilmesi
Development of melamine urea formaldehyde resin with low formaldehyde emissions for the wood-based panel industry
NESLİHAN KARACA
- Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites
Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
ELİFTEN SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ
- Yanma gecikmeli poliakrilonitril polimer ve elyafları üretimi
Producing flame retardant polyacrylonitrile polymers and fiber manufacturing from the same
MUSTAFA YILMAZ
Doktora
Türkçe
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AKAR
- CdTe nanomalzeme ile güneş hücresi üretimi ve karakterizasyonu
Solar cell production and characterization with CdTe nanomaterial
ERDEM ELİBOL
Doktora
Türkçe
2018
EnerjiDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEDİM TUTKUN
- Pomza katkılı hidroksiapatit nano-tozların sentezi ve kemik onarımı için araştırılması
Synthesis of pumice doped hydroxyapatite nano- powders and investigation for bone repair
SÜMEYRA USLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyomühendislikNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA ZEHRA KOÇAK