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: Enerji, Kimya, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemistry, Chemical 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: 145
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
- CdTe nanomalzeme ile güneş hücresi üretimi ve karakterizasyonu
Solar cell production and characterization with CdTe nanomaterial
ERDEM ELİBOL
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEDİM TUTKUN
- Synthesis of next-generation silicon/graphite anode materials via molten salt-assisted magnesiothermic reduction for lithium-ion batteries
Lityum iyon piller için erimiş tuz yardımlı magnezyotermik indirgeme yoluyla yeni nesil silisyum- grafit anot malzemelerinin sentezi
BURAK FEDAKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Elektronik ve optoelektronik uygulamalar için siyanofenil tiyenotiyofen ve bor içeren materyaller
Cyanophenyl thienothiophene and boron containing materials for electronic and optoelectronic applications
RECEP İŞÇİ
- İletken polimer aşılanmış polifosfazenlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of conducting polymer grafted polyphosphazenes
ELİF BÜŞRA ÇELEBİ
Doktora
Türkçe
2018
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBAHAT DEMİRHAN
DOÇ. DR. FERDA HACIVELİOĞLU