Modeling the effect of electrolyte on the lithium sulfur battery performance
Elektrolit özelliklerinin ve miktarının lityum - kükürt batarya performansı üzerindeki etkisinin modellenmesi
- Tez No: 901031
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Bu tezde, elektrolit miktarının ve özelliklerinin lityum-kükürt hücrelerinin performansı ve ömrü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Marinescu et al. tarafından geliştirilen 0-boyutlu elektrokimyasal model temel alınmıştır. Birbirini takip eden deşarj ve şarj prosesleri, yani döngüler, Fortran programlama kullanılarak simüle edilmiştir. Elektrolit miktarının hücre performansı üzerindeki etkisini belirlemek için, elektrolit hacmi doğrudan değiştirilerek elektrolit-kükürt (E/S) oranı değiştirilmiştir. E/S oranı arttığında, beklentilerin aksine hücre deşarj kapasitesinin etkilenmediği gösterilmiştir. Ancak, döngüler boyunca kapasite azalması etkili bir şekilde tahmin edilmiştir. Elektrolit tipi ve özelliklerinin hücre performansı üzerindeki etkisi, mekanik bir yaklaşımla model parametreleri aracılığıyla dolaylı olarak öngörülmüş ve hassasiyet analizleri yapılmıştır. Hücre kapasitesinin, başlangıç voltajı, yüksek voltaj platosu standart potansiyeli ve mekik sabitindeki değişimlere duyarlı olduğu, hücre voltajının ise, yüksek ve düşük voltaj platosu değişim akım yoğunluklarındaki değişimlere duyarlı olduğu gösterilmiştir. Model, aktif alan (ar), çökelme sabiti (kp) ve C-oranındaki değişimlere doğru bir şekilde yanıt verememektedir. Ek olarak, mekik sabiti (ks) değeri değiştirilerek deneysel sonuçlara uygun deşarj prosesleri ve kapasiteleri, farklı E/S oranları ve elektrolit tipleri için elde edilmiştir. Bu analizlerin sonucunda, elektrolit tipi ve özelliklerinin etkisinin, modelin duyarlı olduğu parametreler aracılığıyla dolaylı olarak gösterilebileceği çıkarımına varılmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis expands on this premise by presenting the impact of electrolyte amount and properties on the performance and lifespan of Li-S cells. To do so, the 0-dimensional electrochemical model by Marinescu et al. is implemented with a C-rate of 0.5 C. The 0-dimensional model is modified to predict continuous charge and discharge cycles and is simulated by using the Fortran programming language. To determine the effect of the amount of electrolyte on cell performance, the electrolyte-to-sulfur (E/S) ratio is altered by changing the electrolyte volume in the model directly. It is demonstrated that when the E/S ratio increases, the capacity of cell discharge remains unaffected, contrary to expectations. However, the capacity fading over the first two cycles is effectively predicted. The effect of electrolyte type and properties on cell performance is captured implicitly through model parameters and sensitivity analysis is conducted. It is shown that cell capacity is sensitive to changes in the initial voltage, the high voltage plateau standard potential, and the shuttle constant, whereas cell voltage output is sensitive to changes in E0, V , and high and low voltage plateau reaction exchange current densities. The model does not respond accurately to changes in the active area (ar), precipitation constant (kp), and C-rate. Furthermore, by adjusting the value of the shuttle constant (ks), the predicted cycling performance can align with experimental data for different E/S ratios and electrolyte types.
Benzer Tezler
- Effect of electrolyte/sulfur ratio in the cathode on the electrochemical performance of Li-S batteries
Katotta elektrolite sülfür oranının lityum-sülfür bataryalarının elektrokimyasal performansına etkisi
NUR BER EMERCE
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH
YRD. DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
- Characterization of the effect of critical design parameters on the electrochemical performance of a lithium-sulfur battery
Kritik tasarım parametrelerinin lityum-kükürt pilin elektrokimyasal performansı üzerindeki etkisinin karakterizasyonu
HATİCE MERVE BİLAL
Doktora
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
- Modeling of reaction and degradation mechanisms in lithium-sulfur batteries
Lityum-sülfür pillerindeki reaksiyon ve bozunma mekanizmalarının modellenmesi
NİSA ERİŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH
DR. ÖĞR. ÜYESİ DAMLA EROĞLU PALA
- Material-to-system analysis of lithium – sulfur and lithium – oxygen batteries
Lityum-sülfür ve lityum-oksijen bataryalarının malzemeden sisteme analizi
AYŞEGÜL KILIÇ
Doktora
İngilizce
2024
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
- Computational investigation of battery materials using density functional theory
Yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak pil malzemelerinin hesaplamalı incelenmesi
DOAA AASEF AHMED AHMED
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA