Rheological and electrical properties of aqueous lithium iron phosphate suspension electrodes
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji Ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BAYRAM YILDIZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Simge Çınar Aygün
Eş Danışman: Bora Maviş
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Düşük viskozite ve yüksek elektrokimyasal performansa sahip homojen süspansiyon elektrotların geliştirilmesi, süspansiyon bazlı elektrokimyasal enerji depolama teknolojilerin uygulanabilirliği için kritik öneme sahiptir. Homojen bir süspansiyon elde etmek için önemli bir kriter aglomere olmayan parçacıklar kullanmaktır. Ancak, beklenmedik bir şekilde aglomere parçacıkların kullanımı çoğu çalışmada yaygındır. Bu tez, elektroaktif malzemelerin aglomerasyon özelliklerinin sulu süspansiyon elektrotlarının mikroyapısı, akışı ve elektriksel-elektrokimyasal tepkisi üzerindeki etkisini anlamadaki mevcut boşluğu ele almaya odaklanmış ve model sistem olarak lityum demir fosfat (LiFePO4, LFP) kullanmıştır. İlk olarak, tekil LFP parçacıkların sentezlenmesi için bir prosedür geliştirilmiştir. Sonuçlar, sentez sonrası işlemlerin sadece parçacıkların aglomerasyon durumu üzerindeki önemini vurgulamakla kalmamış, aynı zamanda elektrokimyasal tepkileri üzerindeki etkisini de göstermiştir. İkinci olarak, uzun süreli stabiliteye sahip homojen süspansiyon elektrotları elde etmek için süspansiyon formülasyonu optimize edilmiştir. Bu optimizasyon, kararlı ve tekrarlanabilir elektrokimyasal empedans spektroskopisi sonuçları elde etmek için bir önceliğe sahiptir. Üçüncü olarak, parçacıkların aglomerasyon durumunun elektrot özellikleri üzerindeki etkisi, süspansiyonların mikroyapısı, perkolasyon özellikleri, akış davranışı ve elektriksel iletkenliği üzerindeki etkisi açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışma, tekil parçacık kullanılmasının, akışkanlık ve elektrik iletkenliği koruyacak şekilde, süspansiyon içerisindeki katı madde içeriğinde %50'lik bir artış sağladığını göstermiştir. Son olarak, ilk kez sulu bir süspansiyon elektrodunda fruktoz kullanılmıştır. Fruktoz eklenmesi, süspansiyon elektrodunun deşarj kapasitesini ve polarizasyonunu belirgin şekilde iyileştirmiştir. Bu gelişmelerin altında yatan mekanizmalar henüz araştırılmamış olsa da optimum fruktoz miktarının kullanılması, LFP parçacıklarının başlangıç deşarj kapasitesini sulu bir elektrolitte 129 mAh/g'dan 151 mAh/g'a yükseltmiştir.