Geri Dön

Modeling the effect of electrolyte on the lithium sulfur battery performance

Elektrolit özelliklerinin ve miktarının lityum - kükürt batarya performansı üzerindeki etkisinin modellenmesi

  1. Tez No: 901031
  2. Yazar: AYSUN ÇEÇE TÜRKER
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. 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

    İngilizce

    2019

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH

    YRD. DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA

  2. 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

    İngilizce

    2022

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA

  3. Modeling of reaction and degradation mechanisms in lithium-sulfur batteries

    Lityum-sülfür pillerindeki reaksiyon ve bozunma mekanizmalarının modellenmesi

    NİSA ERİŞEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖRKEM KÜLAH

    DR. ÖĞR. ÜYESİ DAMLA EROĞLU PALA

  4. Material-to-system analysis of lithium – sulfur and lithium – oxygen batteries

    Lityum-sülfür ve lityum-oksijen bataryalarının malzemeden sisteme analizi

    AYŞEGÜL KILIÇ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    EnerjiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA

  5. Computational investigation of battery materials using density functional theory

    Yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak pil malzemelerinin hesaplamalı incelenmesi

    DOAA AASEF AHMED AHMED

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA