Developing various design strategies for poly (ethyleneoxide) (PEO) based dry polymer electrolytes (SPEs)
Poli (etilen oksit) (PEO) bazlı kuru polimer elektrolitler (SPE'ler) için çeşitli tasarım stratejilerinin geliştirilmesi
- Tez No: 794788
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN ŞENSES
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Poli (etilen oksit) (PEO) bazlı elektrolitler, çeşitli lityum tuzlarının yüksek çözünürlüğü ve polimerin segmental dinamikleri ile birleştiğinde hızlı iyon hareketliliği nedeniyle yüksek iyonik iletkenlik vaat eder. Hacimli yan grupları olmayan basit monomer yapısı nedeniyle, PEO oda sıcaklığında kristalleşir, bu nedenle iyon taşınmasını engeller. Ayrıca düşük camsı geçiş sıcaklığı (-55oC) düşük mekanik performansa neden olur. Oda sıcaklığına yakın mekanik stabiliteden fazla ödün vermeden yüksek düzeyde iletken solvent içermeyen polimer elektrolitler elde etmek büyük bir zorluk olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, homopolimerler, polimer karışımları ve nanokompozitler dahil olmak üzere çeşitli PEO bazlı katı polimer elektrolit tiplerinde polimer mimarisinin kristalleşme, segmental dinamikler ve iyonik iletkenlik üzerindeki rolünü sistematik olarak araştırıyoruz. Homopolimer elektrolitler, dallanma ve nano ölçekli dinamiklerin Li-iyon taşınımı üzerindeki etkisini temel düzeyde anlamaya izin verirken, PEO'nun yıldızlar, aşırı dallanmış ve şişe fırçası gibi doğrusal olmayan mimarilerinin PEO'sunun doğrusal PMMA ile karışımları ve bunların silika (SiO2) nanopartikülleri içeren nanokompozitler, segmental dinamikleri iyonik iletkenlikten ayırmamızı sağladı. Sonuçlarımız, doğrusal olmayan karışımlarda PEO'nun kristalleşmesinin kayda değer bir şekilde bastırıldığını gösterdi. Ayrıca, tuz konsantrasyonuna ve polimer mimarisine bağlı olan elektrolitlerin iyonik iletkenliği, PEO mimarisinin doğrusaldan dallı yapılara basit bir şekilde değiştirilmesiyle artan mekanik performansla iyileştirilebilir. Genel olarak, çalışmamız, makromoleküler mimarinin, lityum-iyon piller için polimer elektrolitler alanında yeni bir araştırma yolu açarak, iyonik iletkenlik PEO bazlı elektrolitleri ayarlamak için güçlü ve yeni bir araç olabileceğine dair umut verici ve ikna edici bir deneysel kanıt sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Poly (ethylene oxide) (PEO) based electrolytes promise high ionic conductivity because of high solubility of various lithium salts and fast ion mobility coupled with segmental dynamics of the polymer. Due to its simple monomer structure with no bulky side groups, PEO crystallizes at room temperature, therefore impedes ion transportation. Furthermore, its low glass transition temperature (-55oC) results in poor mechanical performance. Obtaining highly conductive solvent-free polymer electrolytes without much sacrificing mechanical stability near room temperature remains as a major challenge. In this work, we systematically investigate the role of polymer architecture on crystallization, segmental dynamics, and ionic conductivity in various PEO-based solid polymer electrolyte types, including homopolymers, polymer blends, and nanocomposites. While the homopolymer electrolytes allowed to understand the effect of branching and nanoscale dynamics on Li-ion transport at the fundamental level, the blends of PEO of non-linear architectures of PEO,such as stars, hyperbranched, and bottlebrush, with linear PMMA and their nanocomposites with silica (SiO2) nanoparticles enabled us to decouple segmental dynamics from ionic conductivity. Our results showed a remarkable suppression of crystallization of PEO in the nonlinear blends. Furthermore, the ionic conductivity of the electrolytes which depends on the salt concentration and polymer architecture could be improved with increased mechanical performance by simply modifying the PEO architecture from linear to branched structures. Overall, our study provides a promising and compelling experimental evidence that macromolecular architecture could be a powerful new tool for tuning the ionic conductivity PEO-based electrolytes, opening a new research avenue in the field of polymer electrolytes for lithium-ion batteries.
Benzer Tezler
- Improvement of inadequencies of small diameter artificial blood vessels
Küçük çaplı yapay damarların mevcut yetersizliklerinin iyileştirilmesi
İPEK YALÇIN ENİŞ
Doktora
İngilizce
2016
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMMÜHAN TELEM GÖK SADIKOĞLU
- Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships
Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi
HANDAN PALAK
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
Doktora
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN
- Developing marketing strategies to manage the demand for the tourism sector in the Turkish Republic of Northern Cyprus
Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti turizm sektöründe talep yönetimi ile ilgili pazarlama stratejilerinin geliştirilmesi
HALİL NADİRİ
- Mobilya endüstrisinde yaşam döngüsü analizi yaklaşımı ile çevreci tasarım ve sürdürülebilir stratejiler
Eco-design and sustainable strategies for the furniture industry through life cycle approach
MERVE MERMERTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA GERMİRLİ BABUNA