Nanoliflerin lityum iyon batarya ayracı olarak kullanımının araştırılması
An investigation of nanofibers applications as a lithium-ion battery separator
- Tez No: 934563
- Danışmanlar: PROF. DR. FUNDA CENGİZ ÇALLIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Bu tez çalışmasında, lityum iyon pillerde ayırıcı malzeme olarak kullanılmak üzere poliviniliden florür (PVDF) ve silikon dioksit (SiO2) esaslı nanoliflerin üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmada hammadde olarak PVDF polimeri, çözücü olarak dimetilformamid (DMF) ve aseton, etken madde olarak ise SiO2 kullanılmıştır. İlk aşamada, farklı konsantrasyonlarda SiO2 içeren PVDF esaslı polimer çözeltilerinin özelliklerini belirlemek için iletkenlik, viskozite ve yüzey gerilimi testleri yapılmıştır. Daha sonra, elektro lif çekim yöntemi kullanılarak optimum proses parametreleri altında nanolif üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen PVDF/SiO2 esaslı nanoliflerin karakterizasyonu için çeşitli analizler yapılmıştır. Lif morfolojisini belirlemek amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmış, SiO2'nin varlığını doğrulamak için EDS analizi gerçekleştirilmiştir. Polimer ve etken maddenin kimyasal yapısını incelemek için FT-IR analizi, nanoliflerin termal kararlılığını ve davranışlarını değerlendirmek için ise DSC-TGA analizleri uygulanmıştır. Ayrıca, üretilen nanoliflerin lityum iyon pillerin ayırıcı malzemesi olarak kullanılabilirliğini incelemek amacıyla gözenek boyutu, gözeneklilik ve elektrolit alımı testleri yapılmıştır. Çalışma sonunda, elde edilen çözelti özellikleri, lif morfolojisi, nanoliflerin kimyasal, termal ve mekanik özellikleri ile performans sonuçları detaylı bir şekilde analiz edilmiş ve birbiriyle ilişkilendirilmiştir. Çalışmada yapılan analizler sonucunda, %11 PVDF ve %3 SiO₂ konsantrasyonuna sahip çözeltiden elde edilen nanolifli malzemenin, lityum iyon batarya ayracı olarak ideal olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma kapsamında üretilen nanolifli ayırıcı malzemelerin, lityum iyon pillerin ayırıcıları için yüksek performanslı ve güçlü bir kullanım potansiyeline sahip olduğu düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the production and characterization of polyvinylidene fluoride (PVDF) and silicon dioxide (SiO2)-based nanofibers were conducted for use as separator materials in lithium-ion batteries. In the study, PVDF polymer was used as the raw material, dimethylformamide (DMF) and acetone were employed as solvents, and SiO2 served as the functional additive. In the initial stage, the properties of PVDF-based polymer solutions containing different concentrations of SiO2 were determined through conductivity, viscosity, and surface tension tests. Subsequently, nanofibers were produced using the electrospinning method under optimum process parameters. Various analyses were conducted for the characterization of the produced PVDF/SiO2 nanofibers. Scanning Electron Microscopy (SEM) was utilized to examine fiber morphology, while (EDS) analysis was performed to confirm the presence of SiO2. Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) was employed to investigate the chemical structure of the polymer and additive, and Differential Scanning Calorimetry-Thermogravimetric Analysis (DSC-TGA) was applied to assess the thermal stability and behavior of the nanofibers. Additionally, pore size, porosity, and electrolyte uptake tests were conducted to evaluate the feasibility of the nanofibers as separator materials for lithium-ion batteries. At the conclusion of the study, the solution properties, fiber morphology, chemical, thermal, and mechanical properties of the nanofibers, and their performance results were analyzed in detail and correlated. As a result of the analyses conducted in the study, the nanofiber material obtained from a solution with 11% PVDF and 3% SiO₂ concentrations were determined to be ideal as a lithium-ion battery separator. The nanofiber-based separator materials produced in this study are considered to possess high performance and strong potential for use as separators in lithium-ion batteries.
Benzer Tezler
- Electrospun carbon nanofiber based composites as anode material for lithium-ion batteries
Lityum-iyon bataryalar için elektro eğirme yöntemiyle üretilmiş carbon nanolif tabanlı kompozit anot malzemeleri
MAHMUT DİRİCAN
Doktora
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Production and characterization of porous carbon nanofibers as anodes for sodium ion batteries
Gözenekli karbon nano liflerin sodyum iyon pillerı için anot olarak üretimi ve karakterizasyonu
BÜLİN ATICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELTEM YANILMAZ
- Preparation and characterization of nanofibers for energy applications
Enerji uygulamaları için nanofiberlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
GÖKTUĞ CİHANBEYOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELTEM YANILMAZ
- Development of cathode and interlayer materials for high performance lithium sulfur batteries
Yüksek performanslı lityum sülfür pillerin katot ve seperatör kısmında malzeme geliştirmeleri
MMARYAM SADAT KİAİ
Doktora
İngilizce
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Development of silicon/carbon nanocomposite anodes from simple precursors for lithium-ion batteries
Lityum-iyon piller için öncül malzemelerden silisyum/karbon nanokompozit anotların geliştirilmesi
ALI ANSARI HAMEDANI
Doktora
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CLEVA OWYANG GÜLGÜN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERAP HAYAT SOYTAŞ