Geri Dön

Hızlı yük ileten yenilikçi polimer elektrolit malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Development and characterization of novel fast charge transferring polymer electrolyte materials

PDF İndir

  1. Tez No: 929905
  2. Yazar: AYÇA MÜFTÜLER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 254

Özet

Giderek artan sanayileşme, teknolojik gelişmeler ve gelişmekte olan ülkelerdeki ekonomik büyüme, enerji ihtiyacını önemli ölçüde arttırmıştır. Bu kapsamda, enerji depolama sistemleri ve enerji üreten sistemler önemli çalışma konuları arasında yer almakta olup bu alanlardan birisi olan Lityum iyon piller için (LIB) yüksek iyon iletimi sağlayan elektrolitlerin geliştirilmesi önem taşımaktadır. Tez kapsamında bu amaca yönelik olarak farklı yaklaşımlarla (i) katı polimer elektrolit (SPE), (ii) jel polimer elektrolit (GPE) ve (iii) kompozit polimer elektrolit (CPE) hazırlanarak karakterizasyonları ve serbest hacim ile iletkenlik arasındaki ilişkinin araştırılmasına çalışılmıştır. Tezde gerçekleştirilen hızlı yük ileten elektrolitlerin tasarımında; birinci yaklaşımda SPE'lerin hazırlanması için PVdF-HFP/PMMA harman yapısına farklı oranlarda LiClO4 katkılanarak hazırlanan filmlerin yapısal, termal, mekanik, morfolojik, iletkenlik ve serbest hacim özelliklerine etkileri incelenmiştir. İkinci yaklaşımda, GPE filmlerin hazırlanması için iki ayrı çalışma metodolojisi benimsenmiştir. Bu metotların ilkinde söz konusu polimer matrise plastifiyan olarak EC ve ticari EC-DMC kullanılarak farklı tuzların (LiPF6, LiTFSI, LiClO4, LiTf, LiBF4) katkılaması yapılmış olup birinci yaklaşımda sunulan özelliklere etkileri incelenmiştir. Bu seri çalışmada ayrıca kullanılan plastifiyanın elektrolit kompozisyonundaki yüzdesi değiştirilerek GPE filmler elde edilmiştir. İkinci yaklaşımın diğer metodunda ise harman yapısına farklı katyon ve anyonlara sahip 4 farklı iyonik sıvı (EMIMTFSI, BMPTFSI, EMIMBr ve EMIMCH3SO3) çeşitli oranlarda katkılanarak lityum tuzu kullanım durumuna göre fizikokimyasal, morfolojik, termal, mekanik, iletkenlik ve serbest hacim özellikleri araştırılmıştır. Üçüncü yaklaşımda ise ilk iki yaklaşımda elde edilen sonuçlara göre model olarak belirlenmiş bir filme TiO2 katkısı yapılarak inorganik dolgu katkılamanın söz konusu özelliklere olan etkileri aydınlatılmaya çalışılmıştır. Tez kapsamında elde edilen karşılaştırmalı sonuçların enerji üreten/depolayan sistemler için son derece önemli olan elektrolitlerin hazırlanma çalışmalarına bilimsel ve endüstriyel uygulama açısından katkı sağlaması beklenmektedir.

Özet (Çeviri)

The increasing industrialization, technological advancements, and economic growth in developing countries have significantly improved the demand for energy. In this context, energy storage and energy-generating systems have become crucial research topics, with the development of electrolytes providing high ionic conductivity for lithium-ion batteries (LIBs) being of particular importance. Within the scope of this thesis, different approaches were employed to achieve this objective, including (i) solid polymer electrolytes (SPE), (ii) gel polymer electrolytes (GPE), and (iii) composite polymer electrolytes (CPE). In addition to polymer electrolyte preparation, the characterization of these electrolytes was performed and the relationship between free volume and ionic conductivity were investigated. In the design of fast ion-conducting electrolytes developed in this thesis, the first approach involved the preparation of SPEs by incorporating different ratios of LiClO4 into the PVdF-HFP/PMMA blend matrix. The effects of these compositions on structural, thermal, mechanical, morphological, ionic conductivity, and free volume properties were examined. In the second approach, two different methodologies were adopted for preparing GPE films. In the first method, various lithium salts (LiPF6, LiTFSI, LiClO4, LiTf, LiBF4) were incorporated into the polymer matrix using EC and commercial EC-DMC as plasticizers, and their effects on the aforementioned properties were evaluated. Additionally, GPE films were obtained by varying the percentage of plasticizer in the electrolyte composition. In the other method of second approach, four different ionic liquids (EMIMTFSI, BMPTFSI, EMIMBr, and EMIMCH3SO3), possessing different cations and anions, were added into the polymer blend in various ratios, and their physicochemical, morphological, thermal, mechanical, ionic conductivity and free volume properties were investigated in relation to lithium salt usage. In the third approach, based on the results of the first two approaches, a model film was selected, and the effect of TiO2 incorporation as an inorganic filler on the aforementioned properties was explored. The comparative findings obtained in this thesis are expected to contribute to the scientific and industrial development of electrolyte preparation studies, which are crucial for energy storage and generation systems.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    533909

    Optimization of optical and electrochemical properties of PANI, PEDOT conducting polymers to design electrochromic device

    PANI, PEDOT iletken polimerin elektrokromik cihaz tasarımı için optik ve elektrokimyasal özelliklerinin optimizasyonu

    İSMAİL BÜTÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM

  2. Tez No

    723442

    Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices

    Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları

    SEBAHAT TOPAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK

  3. Tez No

    418953

    Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites

    Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi

    YAĞMUR ATEŞCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ

  4. Tez No

    910903

    Thermoelectric properties of laser-induced graphene based nanocomposites

    Lazer indüklenmiş grafen tabanlı nanokompozitlerin termoelektrik özellikleri

    CEM KINCAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK

  5. Tez No

    940898

    Anahtarlamalı jiratörün enerji sistemlerinde uygulamaları

    Applications of the switched gyrator in energy systems

    ALİ NAPEYDA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Kültür Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ORUÇ BİLGİÇ

Geri Dön