Development of zirconium doped sulfur based solid electrolytes for lithium-ion solid state batteries
Lityum-iyon katı hal piller için zirkonyum katkılı kükürt esaslı katı elektrolitlerin geliştirilmesi
- Tez No: 938280
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BERKE PİŞKİN, DOÇ. DR. FATİH PİŞKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Katı hal lityum-iyon bataryalar için yüksek sıcaklıklarda yüksek performans sağlayan katı elektrolitlerin performansını artırmak için sülfit esaslı LGPS (Li10GeP2S12) katı elektroliti ve ABO3 yapıya sahip LiFeO3 esaslı perovskit oksitlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, Ge'nin düşük maliyetli Zr ile ikamesi ve LiFeO3 bazlı perovskit ailelerinin A-bölgesi katkılanması olmak üzere iki farklı deneysel yol seçilmiştir. Sülfür bazlı katı elektrolit olarak kullanılan kompozisyonunda, Ge+4 elementi yerine aynı stokiyometride düşük maliyetli Zr+4'ün ikame edilmesi amaçlanmıştır. Bilyalı değirmen ve ıslak kimya yöntemleri ile üretilmesi hedeflenen LZPS kompozisyonları ikincil fazlar olmadan elde edilememiştir. A-bölgesi atomunun LixCa1-xFeO3 (LCF) ve LixLa1-xFeO3 (LLF) (x=0,2-0,5-0,8) kompozisyonlarında katkılanması için Ca+2 ve La+3 seçilmiştir. LLF ve LCF örnekleri sol-jel Pechini yöntemi ile sentezlendi. Sentezlenen LLF 0,2, LLF 0,5, LLF 0,8 ve LCF 0,2, LCF 0,5, LCF 0,8 örnekleri 6 saat boyunca 700 ve 900 °C'de kalsine edildi. Tek fazlı kristal yapıları elde etmek için. LLF 0.8 örneği tamamen saf olarak üretildi ve LLF 0,2 ve LLF 0,5 örneklerinde sırasıyla %93,1 ve %98,2 perovskit yapısı gözlendi. Üç LCF örneğinde saf yapı elde edilemediği için bu örnekler bir sonraki adım olan elektriksel ölçümler için kullanılmadı. Başarıyla üretilen numunelerin (LLF 0,2, LLF 0,5 ve LLF 0,8), iyonik iletkenliklerini karşılaştırabilmek için yüzey dirençleri (Ry) ölçüldü. Yüzey direnç değerleri elde edilerek, toplam direnç (Rt) ve toplam iletkenlik (σt) değerleri hesaplandı. Burada toplam iletkenlik, çözeltideki tüm iyonik iletkenlikler ve konsantrasyonların toplamına eşittir. LLF 0,2, LLF 0,5, sırasıyla 3.51x10-5 Scm-1, 3.10x10-5 Scm-1 gibi düşük iletkenlik değerlerine sahiptir. LLF 0,2 kompozisyonu, %6.9 %Fe3O4 ve LLF 0,5 kompozisyonu, %1.8 Fe3O4 miktarında safsızlık içermektedir. Bu, daha düşük iletkenlik değerlerine sahip olmasının nedeni olabilir. Diğer LLF kompozisyonları arasında LLF 0,8'in toplam iletkenlik değeri 2.84x10-6 Scm-1 olup, bu değer mevcut çalışmalarla karşılaştırıldığında yeterli olmadığı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
It was aimed at synthesizing sulfide-based LGPS (Li10GeP2S12) solid electrolyte and LiFeO3 based perovskite oxides with ABO3 structure to enhance performance by increasing the ionic conductivity of solid electrolytes. For this purpose, two different experimental routes were selected which were substitutions of Ge with low-cost Zr for LGPS composition and A-site doping of LiFeO3 based perovskite oxide families. In the LGPS composition used as sulfide-based solid electrolyte, it was aimed to substitute low-cost Zr+4 in the same stoichiometry instead of Ge+4. LZPS compositions targeted to be produced by ball mill and wet chemistry methods could not be obtained without secondary phases. Ca+2 and La+3 were selected for doping of A-site atom and LixCa1-xFeO3 (LCF), LixLa1-xFeO3 (LLF) (x=0.2-0.5-0.8). LLF and LCF samples were synthesized by sol-gel Pechini method. Synthesized LLF 0.2, LLF 0.5, LLF 0.8 and LCF 0.2, LCF 0.5, LCF 0.8 samples were calcined at 700 and 900°C for 6 hours to obtain single phase crystal structures. LLF 0.8 sample was produced completely pure, and 93.1% and 98.2% perovskite structure were observed in LLF 0.2 and LLF 0.5 samples, respectively. Since pure structure could not be obtained in all LCF samples, these samples were not used for the next step, which was electrical measurements. Surface resistance (Ry) of the successfully produced samples, LLF 0.2, LLF 0.5 and LLF 0.8, were measured to be able to compare their ionic conductivities. By obtaining surface resistance values, total resistance and then (Rt) then total conductivity (σt) could be calculated where the total conductivity is equal to the sum of the ionic conductivities and concentrations of all ions in solution. LLF 0.2 and LLF 0.5 have lower conductivity values of 3.51x10-5 Scm-1, 3.10x10-5 Scm-1, respectively. The amount of impurity was higher and Ca. 6.9 %Fe3O4 and 1.8% Fe3O4 for LLF 0.2 and LLF 0.5 compositions, respectively. Since it could be the reason for having lower conductivity values. Among the other LLF compositions, the total conductivity value of LLF 0.8 was 2.84x10-6 Scm-1 which was still not sufficient compared to current studies.
Benzer Tezler
- Zirkonyum tabanlı katkılı perovskit kompozitlerin hazırlanması ve soğurucu özelliklerinin incelenmesi
Preparation of zirconium-based doped perovskite compositesand investigation of their absorbing properties
EKREM BATUHAN GÜNDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilim ve TeknolojiİZMİR BAKIRÇAY ÜNİVERSİTESİAkıllı Mühendislik Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT HÜSEYİN KAYNAR
- Development and characterization of ceramic nanofiber membranes for dye removal from textile wastewater
Tekstil atıksularından boya giderimi için seramik nanofiber membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
NURAY YERLİ SOYLU
Doktora
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Production of piezoelectric biomaterials for tissue engineering applications
Doku mühendisliği uygulamaları için piezoelektrik biyomalzemelerin üretimi
NESLİHAN ŞAKAR
Doktora
İngilizce
2024
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYLİN ZİYLAN
- Preparation and application of subnano ceramic filtration membranes for organic species removal from aqueous streams
Su bazlı karışımlardan organik yapıların ayrımına yönelik nanoaltı seramik filtrasyon membranlarının hazırlanması ve uygulanması
KAAN YALTRIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
- Protonik seramik yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere yeni tip elektroseramiklerin üretilmesi ve yapılarının karakterizasyonu
The production of new types of electroceramics to be used in protonic ceramic fuel cells and the characterization of their structure
ÇİĞDEM ÇELEN YÜZER
Doktora
Türkçe
2021
EnerjiMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR YILMAZ