MARC

 008260126s2024        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech78534
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a600
■1001  ▼aMa,  Yifan.
■24510▼aInvestigation  on  Electrodeposition  of  Metals  and  Alloys  with  Advanced  Characterizations
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a117  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Chen,  Hailong.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2024.
■520    ▼aElectrodeposition  is  a  widely  used  manufacturing  technology  in  industry  due  to  its  simplicity,  low-cost  and  scalability  for  practical  applications.  In  electrodeposition,  the  composition  and  morphology  of  yielded  materials  can  be  tuned  by  adjusting  electrochemical  parameters  and  electrolyte  compositions.  Historically  the  development  and  modification  of  electrodeposition  recipes  are  mostly  based  on  trial-and-error  tests  and  postmortem  analyses.To  reveal  the  insights  of  electrodeposition  and  develop  rational  design  strategies,  we  designed  an  in  situ  XRD  tools  for  electrodeposition,  which  allows  for  systematic  investigation  to  reveal  how  deposition  conditions  impact  the  chemical/phase  composition  and  morphology.  Cu-Zn  alloy  was  first  electrodeposited  under  different  conditions  to  obtain  desired  compositions  and  morphology.  Then  Zn  was  electrochemically  etched  from  Cu-Zn  alloy  to  form  3D  Cu  as  current  collectors  for  Li-metal  batteries.  The  developed  electrodeposition  and  dealloying  method  is  facile  and  scalable  to  fabricate  3D  porous  Cu  structure  with  both  high  thickness  and  porosity.  The  synthesized  3D  Cu  current  collector  can  achieve  Li  storage  areal  capacity  of  10  mAh/cm2  without  Li  dendrite  growth  and  deliver  stable  cycling  performance.  The  in  situ  XRD  patterns  were  collected  during  the  electrodeposition  and  dealloying  process  of  Cu-Zn  alloy  to  understand  its  phase  growth/transformation.  To  further  understand  phase  evolution  pathway,  we  developed  a  quantification  method  by  integrating  Bragg  reflections  from  different  phases  to  study  how  different  phases  grow/transform  as  a  function  of  time.  It  was  found  that  during  dealloying  process,  the  electrodeposited  CuZn5  alloy  first  transformed  to  Cu5Zn8  phase  and  then  transformed  to  pure  Cu  phase.  The  developed  in  situ  XRD  tool  with  quantification  method  provides  us  a  deeper  understanding  of  electrodeposition  and  dealloying  process.In  the  previous  work,  a  porous  3D  Cu  current  collector  was  developed  to  suppress  Li  dendrite  growth  and  enable  stable  Li  anode  cycling  performance.  Recent  findings  of  different  Li  affinity  on  different  Cu  facets  inspired  us  to  synthesize  Cu  films  with  different  texture  and  investigate  Li  plating  behavior  on  different  Cu  exposing  surfaces.  By  tuning  different  current  densities  and  with  using  NaCl  as  additive,  Cu  films  with  different  textures  were  successfully  synthesized.  In  situ  XRD  data  were  collected  and  quantitatively  analyzed  to  calculate  the  Relative  Texture  Coefficients  (RTCs),  which  helps  in  understanding  the  formation  of  textures  under  various  electrodeposition  conditions.  It  was  found  NaCl  additive  and  current  density/voltage  could  sufficiently  influence  the  texture  of  deposited  Cu  film.  Cu  film  with  a  strong  (220)  texture  were  fabricated  with  1  mM  NaCl  additive  at  a  current  density  of  90  mA/cm2.  As  the  current  densities  decrease,  the  texture  intensity  weakens.The  aforementioned  in  situ  XRD  tool  provided  detailed  insights  into  material  synthesis  process.  To  better  utilize  the  synchrotron  X-ray  sources  and  improve  materials  synthesis  and  screening  efficiency,  a  high  throughput  in  situ  X-ray  diffraction  characterization  platform  is  developed  to  provide  capability  for  the  design  and  screening  of  complex  alloys  under  different  electrochemical  deposition/  dealloying  conditions.  The  high  throughput  in  situ  XRD  platform  was  realized  by  a  gradient  cell  design.  The  counter  electrode  is  placed  by  one  side  of  the  working  electrode/substrate,  thus  enabling  ununiform  current  density  on  the  substrate.  To  determine  the  distribution  of  current  density  on  the  substrate,  single  metal  Cu  was  deposited  using  the  gradient  cell  setup.  The  current  density  distribution  was  determined  by  the  Cu  phase  growth  rate  at  different  locations  on  the  substrate.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aMetals
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■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05A.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360296▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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