Exploring the growth mechanism of the electrodeposited carbon components as potential buffer layers for energy storage applications

Απλή σελίδα τεκμηρίου
dc.contributor.advisorVernardou, Dimitraen
dc.contributor.advisorΒερνάρδου, Δήμητραel
dc.contributor.authorApostolopoulou, Mariaen
dc.contributor.authorΑποστολοπούλου, Μαρίαel
dc.date.accessioned2024-07-10T07:54:26Z
dc.date.available2024-07-10T07:54:26Z
dc.date.issued2024-07-09
dc.description.abstractIn recent years, the depletion of fossil fuels and environmental pollution has prompted both industry and the scientific community to seek alternative energy sources. Lithium-ion batteries, due to their high energy density, small size, long lifetime and low pollution, have gained a dominant position in everyday life, finding application in portable devices (laptops, smart phones), power tools and electric vehicles. Due to this rapid development of technology, there is growing demand for more efficient energy storage devices. This dissertation aims to investigate carbon-based materials, especially graphene oxide as a potential buffer layer for electrodes in lithium-ion batteries (LIBs) and electrochemical capacitors (ECs). The unique properties of carbon-based materials, such as high surface area, excellent electrical conductivity and tunable pore structures, have led to their widespread application as alternative materials to traditional graphite. The material synthesis procedure was carried out using a graphene oxide dispersion solution, which was prepared by the modified Hummer method. The dispersed solution was the electrolyte in the electrodeposition technique for the immobilization of graphene oxide on copper substrate. The growth mechanism of the material was studied for different deposition time and current. Additionally, the impact of the electrolyte concentration (Li2SO4) and the amount of graphene oxide on the electrochemical behavior of the synthesized materials was investigated. Then, the stability of the optimum material obtained (i.e. highest current and material’s adhesion) was tested in 600 continuous charge/discharge cycles with sufficiently satisfactory results. In all samples, structural, morphological and electrochemical measurements were carried out by Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and cyclic voltammetry (CV). In conclusion, the dissertation highlights the potential of graphene oxide synthesized via the electrodeposition technique as a cost-effective, rapid, and promising buffer layer for anode materials in energy storage devices.en
dc.description.abstractΗ παρούσα διατριβή αποσκοπεί στη διερεύνηση υλικών με βάση τον άνθρακα, ιδίως του οξειδίου του γραφενίου ως δυνητικού ρυθμιστικού στρώματος για ηλεκτρόδια σε μπαταρίες ιόντων λιθίου και ηλεκτροχημικούς πυκνωτές. Η σύνθεση του υλικού πραγματοποιήθηκε με τη χρήση διαλύματος διασποράς οξειδίου του γραφενίου, το οποίο παρασκευάστηκε μέσω της τροποποιημένης μεθόδου Hummer. Το διάλυμα διασποράς χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια ως ηλεκτρολύτης στην τεχνική ηλεκτροαπόθεση για την ακινητοποίηση του οξειδίου του γραφενίου σε υπόστρωμα χαλκού. Ο μηχανισμός ανάπτυξης του υλικού μελετήθηκε για διαφορετικό χρόνο εναπόθεσης και πυκνότητα ρεύματος. Επιπλέον, διερευνήθηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του ηλεκτρολύτη (Li2SO4 ) και της ποσότητας του οξειδίου του γραφενίου στην ηλεκτροχημική συμπεριφορά των παρασκευασμένων υλικών. Η σταθερότητα του βέλτιστου υλικού (που προσδιορίζεται από το υψηλότερο ειδικό ρεύμα και την πρόσφυση του υλικού) δοκιμάστηκε μέσω 600 συνεχών κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης, αποδίδοντας ικανοποιητικά αποτελέσματα. Οι δομικές, μορφολογικές και ηλεκτροχημικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση φασματοσκοπίας Raman, ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων ακτίνων Χ (XPS) και κυκλικής βολταμμετρίας (CV). Συμπερασματικά, η διατριβή αναδεικνύει τις δυνατότητες του οξειδίου του γραφενίου, το οποίο παρασκευάστηκε μέσω της τεχνικής της ηλεκτροεναπόθεσης, ως ένα οικονομικά αποδοτικό, γρήγορο και πολλά υποσχόμενο ρυθμιστικό στρώμα για υλικά ανόδου σε διατάξεις αποθήκευσης ενέργειας.el
dc.identifier.urihttps://apothesis.hmu.gr/handle/123456789/11023
dc.language.isoen
dc.publisherΕΛΜΕΠΑ, Σχολή Μηχανικών (ΣΜΗΧ), ΔΠΜΣ Νανοτεχνολογία για Ενεργειακές Εφαρμογές
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United Statesen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
dc.subjectElectrochemical capacitor
dc.subjectGraphene oxide
dc.subjectLithium-ion battery
dc.subjectEnergy storage
dc.subjectΗλεκτρικοχημικός πυκνωτής
dc.subjectΟξείδιο του γραφενίου
dc.subjectΜπαταρία λιθίου-ιόντων
dc.subjectΑποθήκευση ενέργειας
dc.titleExploring the growth mechanism of the electrodeposited carbon components as potential buffer layers for energy storage applicationsen
dc.titleΔιερεύνηση του μηχανισμού ανάπτυξης των ηλεκτροαποτιθέμενων στοιχείων άνθρακα ως πιθανά ρυθμιστικά στρώματα για εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειαςel
dc.typeΜεταπτυχιακή Διατριβή
heal.academicPublisherIDΕΛΜΕΠΑ Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο
Αρχεία
Πρωτότυπος φάκελος/πακέτο
Τώρα δείχνει 1 - 1 of 1
Μικρογραφία εικόνας
Ονομα:
ApostolopoulouMaria2024.pdf
Μέγεθος:
28.99 MB
Μορφότυπο:
Adobe Portable Document Format
Λήψη
Φάκελος/Πακέτο αδειών
Τώρα δείχνει 1 - 1 of 1
Δεν υπάρχει διαθέσιμη μικρογραφία
Ονομα:
license.txt
Μέγεθος:
2.17 KB
Μορφότυπο:
Item-specific license agreed upon to submission
Περιγραφή:
Λήψη
Συλλογές
Μεταπτυχιακές εργασίες / Master Theses