Geri Dön

Design of boron doped (nickel manganese cobalt containing) NMC 811 cathode active materials

Bor katkılanmış (nikel mangan kobalt içeren) NMC811 katot aktif malzemelerinin tasarımı

PDF İndir

  1. Tez No: 912043
  2. Yazar: İBRAHİM CAN TOPAKTAŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 137

Özet

Günümüzde birçok ülke sıfır emisyon poliçesi altında 2025-2050 dönemleri arasında kademeli olarak içten yanmalı motorlu araçların (ICE) satışını yasaklayıp sadece sıfır emisyon araçları (ZEV) satışı gerçekleştirmeyi planlamaktadır. Bu nedenle pek çok otomobil üreticisi filolarına yeni tasarım elektrikli araçları (EV) katmak için sürekli yatırım yapıyorlar. Bu yatırımlar ise genel olarak en büyük problemleri menzil olan elektrikli araçların bataryalarını geliştirmeye yönelik adımların atılmasına da zemin hazırlıyor. 2023 yılının verilerine göre lityum iyon bataryaların dünyadaki pazar büyüklüğü 55 milyar $ ve 2032 yılına birçok araştırmacı bu alanda yaklaşık %20 bileşik yıllık büyüme hızı (CAGR) bekliyor. Lityum tarihi incelendiğinde 1980 yılından önce lityum kullanılmış olsa da Goodenough, katot aktif malzemesi olarak katmanlı (2D) bir yapıda geçiş metali içeren LiCoO2 (LCO)'yi kullanan ilk kişiydi. Bu lityum iyon pillerinin geliştirilmesinde önemli bir noktaydı ve lityum iyon pillerinin önünü açtı. Daha sonrasında, LCO pillerin yüksek şarj hızlarında çalışmaması ve Ni2+ iyonunun Li+ iyonu ile benzer iyonik çapları nedeniyle yüksek sıcaklıklarda güvenlik sorununa sebep olduğu için yerini LiNiO2 (LNO) kimyasına bırakmıştır. Lityum şarj sırasında katodu terk ettiğinde, Ni2+ iyonu lityum boşluklarını doldurarak lityumun geçiş yolunu kapatır. Bu, difüzyonu zorlaştırır ve pilde kapasite kaybına neden olur. Daha sonra, ekonomik olarak uygun ve çevre dostu olduğu için LiMnO2 (LMO) LCO'nun yerini aldı. Özellikle yüksek sıcaklıklarda yapısını iyi koruyan LMO, uzun çevrimler sonucunda kapasite kaybı problemi yaşadı. Alternatif olarak sonrasında, çevre dostu davranışı olan ve 3,5 V'da yüksek elektrokimyasal kararlılığı nedeniyle katot aktif malzemesi olarak LiFePO4 (LFP) kullanıldı. Daha sonra, LCO'lara Ni katkısı yapılarak özgül kapasite artırılırken, yapıya stabilize etmek için Al eklendi. Ni0.8Co0.15Al0. (NCA) yapısı yüksek elektrokimyasal performans sunar, ancak güvenlik sorunları nedeniyle bazı yerlerde kullanımı kısıtlanmıştır. En güncel ve popüler NMC nikel, manganez ve kobalt içerir. Yüksek enerji ve güç yoğunlukları sunduğu için kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Kapasiteyi ve çevrim ömrünü optimize etmek için NMC333, NMC532, NMC622, NMC811 gibi farklı bileşimlerde NMC katotları üretilmiştir. Çalışmalar, kimyada Ni içeriğinin artırılmasının hücrenin kapasitesini artırdığını ancak yapılarda kimyasal kararsızlık ve dolayısıyla çevrimler boyunca zayıf kapasite kapasite gibi çeşitli sorunlara neden olduğunu ortaya koymaktadır. Günümüzde, NMC katot aktif malzemeleri birçok teknikle üretilebilirken, birlikte çöktürme yöntemi dar parçacık boyutu dağılımına, küresel morfolojiye sahip yüksek tap yoğunluğuna sahip parçacıklar üretmeyi mümkün kıldığı için öne çıkmaktadır. Sürecin pratik olarak büyük miktarlarda toz üretmeyi mümkün kılması da yatırımcıların dikkatini çekmektedir. Süreç iki adımdan oluşmaktadır: birlikte çöktürme ve kalsinasyon. Birlikte çöktürme yöntemiyle elde edilen tozların morfolojisi, yapısı ve boyutu, çökelme (pH, karıştırma sıcaklığı, iyon konsantrasyonu, karıştırma süresi ve ortam) ve kalsinasyon parametrelerinden (sıcaklık, süre, LiOH/M(OH)2 oranı, kısmi oksijen basıncı) büyük ölçüde etkilenmektedir. Bu nedenle, 5-15 mikron boyutunda, küresel şekilli NMC811 tozlarını birlikte çöktürme yoluyla üretmek için araştırmacılar geçmişte birçok optimizasyon çalışması gerçekleştirmiştir. Bulguları, NMC811'in uzun çevrim boyunca düşük başlangıç kolomb verimliliği ve kapasite tutma sorunu yaşadığını ortaya koymaktadır. Yapısal, morfolojik ve kimyasal analizler, NMC811 kullanımında karşılaşılan başlıca sorunların 'katyon karışımı', çevrimler sırasında faz dönüşümü, mikro çatlaklar ve dolayısıyla yapıdan oksijen çıkışı olduğunu ortaya koymaktadır. Katyon karışımı, pilin çalışması sırasında kristal yapının katmanlı durumdan kaya-tuzu (rock-salt) fazına elektrokimyasal dönüşümüdür. Katyon karışımı, düşük değerlikli metal iyonlarının (Ni2+), Li+ iyon tabakasına göç etmesi ve Li+ iyonlarının yerini almasıyla meydana gelir. Ni2+, Co2+ ve Mn2+ iyonları arasında Ni2+ (0,69Å) ve Li+ (0,76Å) iyon çapları arasındaki farkın düşük olması nedeniyle, Li+ iyonlarının Ni2+ ile katyon karışımında olma olasılığı diğerlerinden daha yüksektir. Katyon karışımı sadece malzemenin sentezi sırasında oluşmaz, aynı zamanda redoks reaksiyonları ile akünün kullanımı sırasında da oluşabilir. Katyon karışımı (Ni2+/Li+), sistemin termodinamik olarak kararsız olmasına neden olur ve Ni, Ni2+'ye yüksek değerlikten düşük değerliğe ulaşarak Li ve O'nun sistemden Li2O ve O2 olarak ayrılmasına neden olur, bu elementlerin kaybına ve sonuçta pilde performans kayıplarına yol açar. Genellikle organik elektrolit sistemleri kullanıldığından yapıdan oksijen salınımı güvenlik sorunlarına yol açabilmektedir. Yapısal analiz, NMC811'in çevrimler sonucunda çeşitli faz dönüşümlerini izlediğini göstermektedir: Hekzagonalden monokliniğe (H1-M), monoklinikten hekzagonale (M-H2) ve hekzagonalden farklı kafes parametrelerine sahip hekzagonal bir yapıya (H2-H3) dönüşüm gerçekleşir. Elektrokimyasal olarak, H2'den H3 fazına 4,15-4,2 V arasındaki dönüşüm, hekzagonal kafeste c yönünde yaklaşık %3,7 oranında büzülmeye ve bunun sonucunda katot aktif malzemesinde mekanik gerilmeye neden olur, bu gerilme yapıda mikro çatlaklara neden olur ve çevrim performansında azalmaya yol açar. Bu problemleri ortadan kaldırmanın yollarından biri yapıya Li ve O eklemek veya elektrot/elektrolit arayüzünü stabilize edecek bir yüzey kaplaması yapmak iken, bir diğer çözüm yolu da yapıya katkılama yaparak bu dönüşümleri kontrol altına almaktır. Borun katkılama yöntemiyle kullanımı, borun 3+ değerlikli ve küçük yarıçaplı (0,098 nm) olması nedeniyle yüksek polarize edici güce sahip olmasına ve oksijenle güçlü ve kısa bağ uzunluğuna sahip olması ve oksijen salınımını engellemesi nedeniyle öne çıkmaktadır. Literatür taramasına göre, NMC kimyasında borun katkılanması için iki farklı stratejinin kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Biri, birlikte çöktürmeyle borun katkılanması, diğeri ise kalsinasyon sırasında borun katkılanmasıdır. Birlikte çöktürme sırasında NMC yapısına bor katkısının arkasındaki mekanizma, hidroksitin (003) yüzey enerjisinin {104} yüzeylerine kıyasla azalması ve böylece bu yönde radyal olarak yönlendirilmiş birincil parçacıkların oluşmasını sağlayarak kristalitlerin çubuk ve iğne şeklinde uzamasına yol açmasıdır. Burada, bor katkılama miktarının kristalleşmede kritik olduğu bilinmektedir çünkü B3+ katyonu küçük iyonik yarıçapları nedeniyle tetrahedral ve oktahedral bölgelerde (0.11 Å için CN = 4 ve 0.27 Å için CN = 6) konumlanabilir. Oktahedral bölgelerde konumlanan B3+ iyonu TM iyonlarına kıyasla küçük iyonik yarıçapı nedeniyle hücrenin c yönünde büzülmesine neden olurken, Li tabakasındaki tetrahedral bölgelerde konumlanan B3+ iyonu a ve c yönünde genişlemeye neden olacaktır. Dahası, lityum hidroksit ile kalsinasyon sırasında bor katkılaması yapıdaki lityum iyonlarını azaltır ve (003) yönünde gelişmeyi önleyerek istenen katmanlı yapının oluşmasını engeller. Bor katkılamasının kimyası ve miktarı NMC 811'in performansında oldukça etkilidir. NMC yapılarda, bor kaynağının lityum hidroksit ile ısıl işlemi sonucunda Li3BO3, LiBO, Li2B4O7 gibi yan ürünler elde edilir. Bu yan ürünlerin oluşumunun, NMC katmanlı yapının lityumu tükendikçe yapıdaki katyon karışımını artırdığı görülmektedir. Yapıya eklenen bor miktarının artmasıyla yapıdaki lityum eksikliği artmakta ve yapıdaki katyon karışımı artmaktadır. Bor katkılama çalışmalarında Li açısından zengin ısıl işlemler tercih edilmektedir. Bu çalışmada, bor katkılamasının NMC811 elektrokimyasal performansı üzerindeki etkisini araştırmak için kapsamlı bir araştırma gerçekleştirilmiştir. Katot aktif malzeme üretim sürecinin birlikte çöktürme ve kalsinasyon adımlarında ayrı ayrı borun eklenmesiyle, burada ortaya atılan hipotez, B-katkılanmış NMC811 malzemesinin farklı özelliklerinin elektrokimyasal performans üzerindeki etkisini incelemektir. Katkılanmamış ('NMC811OH' olarak adlandırılmıştır) ve bor katkılı NMC811 ('NMC811OH1B' olarak adlandırılmıştır) öncülleri birlikte çöktürme yöntemi ile başarıyla sentezlenmiştir. Yaklaşık 10-15 μm boyutunda ve küresel bir yapıya sahip NMC811OH ve NMC811OH1B ikincil parçacıkları üretilmiştir. Galvanostatik testler sonucunda, katkısız NMC811 katot aktif malzemesinin hava ortamında kalsine edilerek (NMC811OH-Air olarak adlandırılır) C/10'da 160 mAsa/g ilk şarj kapasitesi sağladığını ve C/3'te ve C akım hızlarında 100 döngüden sonra kapasitesinin sırasıyla %78 ve %88 miktarda koruduğu, katkısız NMC811 katot aktif malzemesinin oksijen ortamında kalsine edilerek (NMC811OH-Ox olarak adlandırılır) C/10'da 203 mAsa/g ilk şarj kapasitesi sağladığını C/3'te ve C akım hızlarında 100 döngüden sonra kapasitesinin sırasıyla sırasıyla %96,4 ve %94,7 oranda kapasitesini koruduğu, birlikte çöltürme sırasında bor (H3BO3) katkılanmış NMC811 katot aktif malzemesinin oksijen ortamında kalsine edilerek (NMC811OH1B-Ox olarak adlandırılır) C/10'da 188 mAsa/g ilk şarj kapasitesi vermiştir ve C/3'te ve C akım hızlarında 100 döngüden sonra kapasitesinin sırasıyla %88 ve %92 olduğu ve NMC811OH numunesinin kalsinasyon sırasında LiOH ve bor kaynağı (H3BO3) ile eş zamanlı olarak karıştırıldığında elde edilen numune (NMC811OH-Ox1B olarak adlandırılır) C/10'da 156 mAsa/g ilk şarj kapasitesi vermiş olup ve C/3'te ve C akım hızlarında 100 döngüden sonra %88 ve %89,67 kapasite korunumu sağlamıştır.. Daha sonra I(003)/(104) oranının (katyon karıştırma ile ters ilişkili) NMC811OH-Air, NMC811OH-Ox, NMC811OH1B-Ox sırasıyla 1,22, 1,24, 1,22 ve 1,17 olduğu görülmüştür. Tüm koşullarda kalsine edilmiş parçacıklar 10-15 μm'lik küresel parçacıklar elde edilir. Galvanostatik performans, birlikte çöktürme sırasında %1 H3BO3 katkısını, katkılanmımış NMC811'e kıyasla kapasite tutmayı iyileştirmek için yetersiz olduğunu ancak kalsinasyon numunesinde karıştırılmış bor katkılı üretilenden daha iyi performans gösterdiğini göstermiştir. Katot aktif malzemesinin Li ile etkileşimini daha fazla incelemek için potansiyostatik döngüsel voltametri testi uygulandı. Her elektrot için beklendiği gibi H1-M, M-H2 ve H2-H3 dönüşümleriyle ilgili pikler not edildi. Bu çalışmanın bulguları, öncelikle kalsinasyonda lityum hidroksit ile karıştırılan bor kaynağı için Li/TM miktarının önemini vurgular ve lityum eksikliğine, dolayısıyla katyon karışımına ve zayıf elektrokimyasal performansa yol açan istenmeyen ikincil parçacık morfolojisinin oluşumuna neden olur. İkinci olarak, birlikte çöktürme sırasında %1 H3BO3 katkısının NMC811 malzemesinin kapasite korunum için yetersiz olduğu görülmüştür. CAM'ın Li ile etkileşimini daha ileri düzeyde incelemek için potansiyostatik döngüsel voltametri testi uygulanır. Her numune için beklendiği gibi H1-M, M-H2 ve H2-H3 dönüşümleriyle ilgili pikler not edildi. Bor katkılı numunelerde H2-H3 piklerde sağa kayma tespit edildi, ancak 4 çevrimden sonra kapasite pik şiddendeki kaybın oksijen ortamında katkısız numuneye göre daha büyük olduğu ve yapıdaki oksijen kaybı ve çevrim testlerindeki kapasite kaybıyla ilişkili olduğu bulundu. Bu çalışmanın bulguları şunları vurgulamaktadır; kalsinasyonda lityum hidroksit ile karıştırılan bor kaynağı için öncelikle Li/TM miktarına bağlı olarak oluşabilecek yan ürünler veya yapı yüzeyinin kaplanması nedeniyle lityum eksikliğine yol açarak katyon karışımına, zayıf şarj-deşarj kapasitesine, kapasite kaybına neden olmaktadır. Birlikte çöktürme yoluyla bor katkılanmış NMC811 numunesi, daha iyi ikincil parçacık morfolojisi nedeniyle daha iyi elektrokimyasal performans göstermiştir; ancak birlikte çöktürme sırasında %1 H3BO3 katkılanması, katkısız NMC811 numunesine kıyasla kapasite kaybına iyileştirmek için yetersizdir. Oksijen ve havada gerçekleştirilen kalsinasyonlarda, oksijence zengin ortamda üretilen numunede birincil parçacık yapısının daha yoğun ve daha yönelimli olması nedeniyle daha yüksek kapasite, iç yapıdaki gözenek dağılımı ve partikül yönelimi nedeniyle ise daha iyi kapasite korunumu elde edilmiştir Katot aktif malzemelerinin oluşum mekanizmalarına ve yapı ile ilgili elektrokimyasal davranışlarına olan etkilerini incelemek için ileri analizlere ihtiyaç vardır.

Özet (Çeviri)

Many countries have announced that they will gradually ban the sale of internal combustion engine vehicles (ICE) between 2025 and 2050 under the zero emission policy, and only zero emission vehicles (ZEV) will be sold in the near future. Nowadays, there are many brands that produce electric vehicles (EV) and they are constantly making new investments. In general, steps are being taken to improve the batteries of electric vehicles, whose biggest problem is range. According to 2023 data, lithium ion batteries have a market volume of $55 billion, and many researchers expect a compound annual growth rate (CAGR) of around 20% by 2032. Although lithium had been utilized previously in 1980, Goodenough was the first to employ a transition metal as a cathode active material in a layered (2D) structure, LiCoO2 (LCO). Then, because LCO batteries did not function at high charging rates and had a safety issue at high temperatures, due to the close ionic diameter of the Ni2+ ion and the Li+ ion, they were replaced by LiNiO2 (LNO) chemistry. When lithium leaves the cathode during charging, the Ni2+ ion fills the lithium gaps, closing the passageway of lithium. It made diffusion difficult and caused loss of capacity in the battery. Later, LiMnO2 (LMO) replaced LCO as it was economically convenient and environmentally friendly. LMO, which preserved its structure well especially at high temperatures, experienced capacity loss as a result of long cycles. Then, alternatively LiFePO4 (LFP) was utilized as cathode active material due to its environmentally friendly behavior, and high electrochemical stability at 3.5V. Later, while the specific capacity was increased by doping Ni into the LCOs, Al is added into the structure to stabilize it. Ni0.8Co0.15Al0.05 (NCA) structure offers high electrochemical performance, however, its use is restricted in some places due to security problems. NMC contains nickel, manganese and cobalt. It has been studied extensively because it offers high energy and power densities. NMC cathodes were produced in different compositions such as NMC333, NMC532, NMC622, NMC811 to optimize the capacity and the cycle life. The studies reveal that increasing Ni content in chemistry, increases the capacity of the cell but causes several problems such as chemical instability in the structures hence weak capacity retention over cycles. Today, while NMC cathode active materials can be produced with many techniques, co-precipitation method stands forward as it enables to fabricate particles with narrow particle-size distribution, high tap density with spherical morphology. The process consists of two steps: precipitation and calcination. The morphology, the structure and size of the powders obtained from the co-precipitation method are greatly affected by precipitation (pH, mixing temperature, ions concentration, mixing duration and environment) as well as calcination Therefore, in order to fabricate 5-15 micrometer sized, spherical shaped NMC811 powders via coprecipitation researchers have realized many optimization studies in the past. NMC811 suffers from low initial coulombic efficiency and capacity retention over long cycling. Structural, morphological and chemical analyses reveal that 'cation mixing', phase transformation in cycling, microcracking and hence oxygen evolution from the structure are the main problems encountered in the use of NMC811. Cation mixing is the electrochemical transformation of the crystal structure from the layered state to the rock-salt phase during the operation of the battery. Cation mixing occurs when the low-valence metal ions (Ni2+) migrate to the Li+ ion layer and replace the Li+ ions. Due to the low difference between the ionic diameters of Ni2+ (0.69Å) and Li+ (0.76Å) ions diameters among Ni2+, Co2+ and Mn2+ ions, the probability of Li+ ions being in the cation mixing with Ni2+ is higher than others. Cation mixing is not only formed during the synthesis of the material but can also be formed during the use of the battery, by redox reactions. Cation mixing (Ni2+/Li+) causes the system to be unstable thermodynamically and Ni reaches Ni2+ from high valence to low valence, causing Li and O to separate from the system, resulting in the loss of these elements and ultimately performance losses in the battery. The oxygen release from the structure can lead to safety problems since organic electrolyte systems are generally used. Structural analysis shows that NMC811 follows various phase transformation in cycling: from hexagonal to monoclinic (H1-M), from monoclinic to hexagonal (M-H2) and from hexagonal to a hexagonal structure with different lattice parameters (H2-H3). Electrochemically, the transformation from H2 to H3 phase between 4.15-4.2 V causes shrinkage around 3.7% in the c-direction in the hexagonal lattice and as a result, mechanical strain in the cathode active material, this strain causes micro cracks in the structure and leads to a decrease in cycle performance. While one of the ways to eliminate these obstacles is to add Li and O to the structure or to make a surface coating to stabilize the electrode/electrolyte interface, another solution is to control these transformations by doping the structure. Use of boron in doping becomes prominent as boron has high polarizing power due to its 3+ valence and small radius (0.098 nm.) and has strong and short bond length with oxygen leading to preventing oxygen release. Literature review reveals that two different strategies may be used to dop boron in the NMC chemistry. One is to doping boron in coprecipitation and the other is doping boron during calcination. The mechanism behind boron doping to the NMC structure during coprecipitation is that the (003) surface energy of the hydroxide is reduced compared to the {104} surfaces, thus providing the formation of primary particles oriented radially in this direction leading to the elongation of the crystallites in rod and needle shapes. Here in, the amount of boron doping is known to be crucial in the crystallization as B3+ cation may position in tetrahedral and octahedral sites (CN = 4 for 0.11 Å and CN = 6 for 0.27 Å) due to their small ionic radius. While the B3+ ion positioned in the octahedral sites will cause the cell to shrinkage in the c direction due to its small ionic radius compared to the TM ions but the B3+ ion positioned in the tetrahedral sites in the Li layer will cause expansion in the a and c direction. Moreover, the boron doping in calcination with lithium hydroxide reduces the lithium ions in the structure and prevents the development in the (003) direction, thus preventing the formation of the desired layered structure. The chemistry and amount of boron doping are quite effective in the performance of NMC 811. In NMC structures, by-products such as Li3BO3, LiBO2, Li2B4O7 are obtained as a result of the heat treatment of boron source with LiOH. It is observed that the formation of these by-products increases the cation mixing in the structure as the lithium consumption. Li-rich heat treatments are preferred in boron doping studies. In this study, a investigation is realized to investigate the effect of boron doping on NMC811 electrochemical performance. By adding boron in the coprecipitation and calcination steps of the cathode active material production process, the hypothesis put forth here is to examine the impact of the different characteristics of the B-doped NMC811 material on the electrochemical performance. No doping applied precursor named as 'NMC811OH' and boron-doped NMC811 named as 'NMC811OH1B' were successfully synthesized by co-precipitation method. NMC811OH and NMC811OH1B secondary particles with a size of approximately 10-15 μm and a spherical structure were produced. Galvanostatic tests reveal that NMC811 cathode active material without boron doping and calcined in air atmosphere (named as NMC811OH-air) delivers 160 mAh/g first charge capacity at C/10 and after 100 cycles at C/3 and C capacity retention are found to be 78% and 88% respectively, NMC811 cathode active material without boron doping and calcined in oxygen atmosphere so called NMC811OH-Ox delivers 203 mAh/g first charge capacity at C/10 and after 100 cycles at C/3 and C capacity retention are found to be 96.4% and 94.7% respectively. NMC811 cathode active material with boron doping (H3BO3) during co-precipitation and calcined in oxygen atmosphere named as NMC811OH1B-Ox delivers 188 mAh/g first charge capacity at C/10 and after 100 cycles at C/3 and C capacity retention are found to be 88% and 92% respectively and NMC811OH is mixed with LiOH and boron source (H3BO3) during calcination so called NMC811OH-Ox1B delivers 156 mAh/g first charge capacity at C/10 and after 100 cycles at C/3 and C capacity retention are found to be 88% and 89.67% respectively. I(003)/(104) ratio (inverse relationship with cation mixing) are found to be 1.22, 1.24, 1.22 and 1.17 for NMC811OH-air, named as NMC811OH-Ox, NMC811OH1B-Ox and NMC811OH-Ox1B. In all conditions calcined particles are sustained their spherical particle morphology and sizes being in the range of 10-15 μm. The galvanostatic performance shows that 1% H3BO3 doping during coprecipitation was insufficient to improve capacity retention compared to no doped NMC811OH. To further study the interaction of CAM with Li, potentiostatic cyclic voltammetry test is applied. For each electrode, peaks related to H1-M, M-H2 and H2-H3 transformations are noted, as expected. A right shift was detected in the H2-H3 peak in boron doped samples, but after 4 cycles, the loss in capacity peak intensity was found to be greater than the no doped sample in an oxygen environment and was associated with the oxygen loss in the structure and the capacity loss in cycle tests. The findings of this work highlights the importance of firstly Li/TM amount for boron source mixed with lithium hydroxide in calcination causing lithium deficiency caused by by-products or coating on the surface leading to cation mixing, poor charge-discharge capacity, capacity retention and high impedance. Boron doped via co-precipitation NMC811 sample have showed better electrochemical performance caused by better secondary particle morphology but 1% H3BO3 doping during coprecipitation is insufficient to improve capacity retention compared to undoped NMC811 sample. In the calcination processes carried out in oxygen and air, higher capacity was obtained due to the denser and more oriented primary particle structure with the presence of an oxygen-rich environment and better capacity retention due to the pore distribution in the internal structure and particle orientation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    704393

    Metanın kısmi oksidasyonu için bor katkılı Al2o3 destekli katalizörlerin sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of boron doped Al2o3 supported catalysts for partial oxidation of methane

    AHMED KENCO

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ FARUK ÖKSÜZÖMER

  2. Tez No

    794404

    İndirgenmiş grafen oksit katkılı nikel esaslı süperkapasitör elektrot malzemelerinin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

    Synthesis and characterization of nickel-based supercapacitor electrode materials doped with reduced graphene oxide

    EROL KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Metalurji MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi

    Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BARIŞ AVAR

  3. Tez No

    327326

    Sprey piroliz yöntemi ile seramik malzeme sentezi

    Spray pyrolysis method for synthesis of ceramic material

    HÜSEYİN SEFA DİKMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CELALETDİN ERGUN

  4. Tez No

    854946

    Improvement of electrical and photocatalytic properties of boron-doped ZnO nanorods and synthesis design optimization by taguchi approach

    Bor-katkılı ZnO nanorodlarinin elektriksel ve fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesi̇ ve taguchi yaklaşımı ile sentez tasarımının optimizasyonu

    ERAY TABAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ

  5. Tez No

    294941

    Segman silindir çifti yüzeylerinde bor dop edilmiş kaplamanın motor sürtünme kayıplarına etkisinin incelenmesi

    Investigation of effect of boron doped coating on piston ring-cylinder liner pair surface to engine friction losses

    MURAT KAPSIZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADNAN PARLAK

    PROF. DR. CUMA BİNDAL

Geri Dön