TR2023016816T2 - Enerji̇ depolama ci̇hazlarinda elektrot malzemeleri̇ olarak grafen nanoşeri̇tler - Google Patents

Abstract

Burada, tek tip uzunlukta ve %90'dan fazla saflıkta grafen nanoşeritler ihtiva eden elektrotlar sağlanır. Ayrıca burada, elektrotların tek tip uzunlukta ve %90'dan daha fazla saflıkta grafen nanoşeritler ihtiva ettiği enerji depolama cihazları da sağlanır. Enerji depolama cihazı örneğin bir lityum-iyon pil, bir lityum-iyon polimer pil, bir katı hal pili veya bir ultrakapasitör olabilir.

Description

TARIFNAME ENERJI DEPOLAMA CIHAZLARINDA ELEKTROT MALZEMELERI OLARAK GRAFEN NANOSERITLER TEKNIK ALAN Burada, birömek uzunlukta ve %90'dan fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eden elektrotlar saglanir. Ayrica burada, elektrotlarin birömek uzunlukta ve %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva ettigi enerji depolama cihazlari da saglanir. Enerji depolama cihazi örnegin bir lityum-iyon pil, bir lityum-iyon polimer pil, bir kati hal pili veya bir ultrakapasitör olabilir. ÖNCEKI TEKNIK Örnegin lityum-iyon piller, lityum-iyon polimer piller, kati hal pilleri ve ultrakapasitörler gibi enerji depolama cihazlari, örnegin bilgisayarlar, elektrikli araçlar, cep telefonlari vb. gibi birçok modern cihaza yönelik güç kaynaklaridir. Yukaridaki enerji depolama cihazlari tipik olarak bir veya daha fazla elektrot ihtiva eder. Grafen nanoseritler (GNR'ler), enerji depolama cihazlarinda faydali olabilecek olaganüstü elektriksel ve fiziksel özelliklere sahip, iyi bilinen karbon allotrop grafitik karbonun tek veya birkaç katmanidir. GNR'ler, yapisal olarak, genislik veya kalinliktan çok daha uzun olan uzunluk ile yüksek bir en-boy oranina sahiptir Önceki arastirmalar, GNR'leri ihtiva eden elektrotlara sahip enerji depolama cihazlarinin, yalnizca geleneksel elektrotlari ihtiva eden enerji depolama cihazlarina kiyasla üstün performans sagladigini göstermistir. Ancak, GNR içeren elektrotlara sahip enerji depolama cihazlari pahalidir ve GNR'ler yetersiz uzunlukta ve safliktadir. GNR'ler tipik olarak karbon nanotüplerden (CNT'ler) kimyasal çözme yoluyla hazirlanir ve GNR'lerin kalitesi CNT baslangiç malzemelerinin safligina baglidir. Son zamanlarda, CNT'leri iyi verim ve yüksek saflikta GNR'lere dönüstüren yöntemler gelistirilmistir (Hirsch, safligi ve homojenligi, CNT'lerin üretim yöntemi ile belirlenir. Mevcut CNT üretim yöntemleri tipik olarak, örnegin metal katalizörler ve amorf karbon gibi önemli safsizliklar ihtiva eden CNT'ler üretir. Önemli miktarda metal katalizör ve amorf karbon ile kirlenmemis malzeme saglamak için CNT sentezinden sonra tipik olarak saflastirma adimlari gereklidir. CNT saflastirma adimlari büyük ve pahali kimyasal tesisler gerektirir, bu da %90'dan fazla saflikta büyük miktarlarda CNT üretimini son derece maliyetli hale getirir. Ayrica, mevcut CNT üretim yöntemleri düsük yapisal homojenlige sahip CNT'ler (yani, degisken uzunluklarda CNT'ler) üretir. Buna göre, enerji depolama cihazlarinda kullanilmak üzere yüksek saflikta ve birömek uzunlukta GNR'ler ihtiva eden, ucuz bir sekilde üretilen, birömek uzunlukta ve yüksek saflikta elektrotlara ihtiyaç duyulur. KISA AÇIKLAMA Bu ve diger ihtiyaçlar, bir açidan, birömek uzunlukta ve %90'dan fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eden elektrotlar saglanarak karsilanir. Baska bir açidan, birömek uzunlukta ve %90'dan fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eden bir veya iki elektrot barindiran elektrokimyasal hücreler saglanir. Bir baska açidan, bir lityum-iyon pil saglanmistir. Lityum-iyon pil, birömek uzunlukta ve arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolit ve katot ile anot arasinda bir ayirici ihtiva eden bir muhafazaya sahiptir. Yine bir baska açidan, bir lityum-iyon polimer pil saglanmistir. Lityum-iyon polimer pil, birömek uzunlukta ve %90'dan fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eden bir veya iki elektrot, bir anot ve bir katot arasina yerlestirilmis bir polimer elektrolit ve katot ile anot arasinda bir ayirici ihtiva eden bir muhafazaya sahiptir. Bir baska açidan, bir lityum-iyon polimer pil saglanmistir. Lityum-iyon polimer pil, birömek uzunlukta ve %90'dan fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eden bir veya iki elektrot, bir anot ve bir katot arasina yerlestirilmis bir polimer elektrolit ve katot ile anot arasinda bir ayirici ihtiva eden bir muhafazaya sahiptir. Bir baska açidan, bir kati hal bataryasi saglanmistir. Kati hal bataryasi, homojen genislikte ve katot arasina yerlestirilmis kati bir elektrolit ihtiva eden bir muhafazaya sahiptir. Bir baska açidan, bir ultrakapasitör saglanmistir. Ultrakapasitör, birömek uzunlukta ve toplayiciya, elektrotlar arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolite ve mevcut elektrotlar arasinda bir ayiriciya sahiptir. SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Sekil 1'de karbon nanotüplerin sentezi için bir örnek akis semasi gösterilir; bu sema bir substrat üzerinde katalizör biriktirme; bir substrat üzerinde karbon nanotüpler olusturma; karbon nanotüpleri substratlardan ayirma ve yüksek saflikta ve yapisal homojenlikte karbon nanotüpleri toplama adimlarini ihtiva eder. Sekil 2'de karbon nanotüplerin sentezi için örnek bir akis semasi gösterilir; bu sema bir substrat üzerinde karbon nanotüplerin olusturulmasi, karbon nanotüplerin substratlardan ayrilmasi ve yüksek saflikta ve yapisal homojenlikte karbon nanotüplerin toplanmasi adimlarini ihtiva eder. Sekil 3'te karbon nanotüplerin sürekli sentezi için örnek bir akis semasi gösterilir; bu sema sürekli hareket eden bir substrat üzerine sürekli olarak katalizör biriktirme; hareketli substrat üzerinde CNT'ler olusturma; CNT'leri hareketli substratda ayirma ve yüksek saflikta ve yapisal homoj enlikte karbon nanotüpleri toplama adimlarini ihtiva eder. Sekil 4'te karbon nanotüplerin sürekli sentezi için örnek bir akis semasi gösterilir; bu sema metal substrat içeren hareketli substrat üzerinde CNT'lerin olusturulmasi; CNT'lerin hareketli substratdan ayrilmasi ve yüksek saflikta ve yapisal homojenlikte karbon nanotüplerin toplanmasi adimlarini ihtiva eder. Sekil 5, karbon nanotüplerin sürekli sentezi için bir cihazi sematik olarak gösterir; bu cihaz, substrati modüller boyunca ilerletmek için bir tasima modülü; bir katalizör modülü; bir nanotüp sentez modülü; bir ayirma modülü ve bir toplama modülü gibi sirayla yerlestirilmis çesitli modüller ihtiva eder. Sekil 6, karbon nanotüplerin sürekli sentezi için substratin kapali döngü beslemesine sahip bir cihazi sematik olarak gösterir; bu cihaz, substrati modüller boyunca ilerletmek için bir tasima modülü; bir katalizör modülü; bir nanotüp sentez modülü; bir ayirma modülü ve bir toplama modülü gibi sirayla yerlestirilmis çesitli modüller ihtiva eder. Sekil 7'de örnek bir ayirma modülü sematik olarak gösterilir. Sekil 8, nanotüp sentez modülünde kullanilabilecek birden fazla substrat ihtiva eden bir dikdörtgen kuvars haznesinin yatay görünümünü sematik olarak gösterir. Sekil 9 nanotüp sentez modülünde kullanilabilecek birden fazla substrat içeren bir dikdörtgen kuvars haznesinin perspektif görünümünü gösterir. Sekil 10, burada açiklanan yöntem ve aparatlarla üretilen MWCNT'ler için %99.4'ten fazla saflik gösteren TGA sonuçlarini gösterir. Sekil 11, burada açiklanan yöntem ve aparatlarla üretilen MWCNT'lerin endüstriyel sinif örneklerle karsilastirildiginda oldukça kristal oldugunu gösteren Raman spektrumunu gösterir. Sekil 12, burada açiklanan yöntemlerle üretilen grafen nanoseritlerin endüstriyel sinif örneklerle karsilastirildiginda kristal oldugunu gösteren Raman spektrumunu gösterir. Sekil 13, burada açiklanan yöntemlerle üretilen grafen nanoseritlere yönelik %99'dan fazla saflik gösteren TGA sonuçlarini gösterir. Sekil 14, burada açiklanan prosedürlerle yapilan GNR'lerin bir SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 15 bir elektrokimyasal hücreyi gösterir. Sekil 16 bir kati hal bataryasini gösterir. Sekil 17 bir ultrakapasitörü gösterir. Sekil 18 bir standart akiskan yatakli reaktörde üretilen CNT'lerin SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 19 A, burada açiklanan prosedürlerle yapilan CNT'lerin bir SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 19 B, burada açiklanan prosedürlerle yapilan CNT'lerin bir SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 20 grafit anot ile Si parçaciklarindan (%20) olusan bir bulamacin SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 21 nikel manganez kobalt parçaciklari ve grafit anotlu %0.5 GNR'lerden olusan bir bulamacin SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 22 nikel manganez kobalt parçaciklari ve grafit anotlu %1.0 GNR'lerden olusan bir bulamacin SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 23 farkli iletken katki maddelerine sahip %20 Si-Grafit elektrot katmanlarinin tabaka direncini gösterir. Sekil 24, %0.5 GNR içeren %20 Si-grafit elektrot katmanlarinin SEM görüntüsünü gösterir. Sekil 25, elektrot GNR'ler ihtiva ettiginde farkli elektrot katmani kalinliklarindaki kapasitans sonuçlarini gösterir. Sekil 26 elektrot GNR ihtiva etmediginde farkli elektrot katmani kalinliklarindaki kapasitans sonuçlarini gösterir. Sekil 27, GNR'lerin eklendigi ve eklenmedigi katman kalinligina karsi kapasitansi gösterir. DETAYLI AÇIKLAMA Tanimlamalar Aksi tanimlanmadikça, kullanilan tüm teknik ve bilimsel terimler dahil, bu bulusun ait oldugu teknikte kalifiye bir kisi tarafindan yaygin olarak anlasildigi anlama sahiptir. Burada bir terim için birden fazla tanim varsa, aksi belirtilmedikçe bu bölümdekiler geçerli olacaktir. Burada kullanildigi sekliyle "karbon nanotüpler" silindirik bir yapiya sahip karbon allotroplarina atifta bulunur. Karbon nanotüpler, C5 ve/Veya C7 halka yapilarinin dahil edilmesi gibi kusurlara sahip olabilir, böylelikle karbon nanotüp düz olmayabilir, sarmal yapilar barindirabilir ve C-C baglanma düzeninde rastgele dagilmis kusurlu bölgeler barindirabilir. Karbon nanotüpler bir veya daha fazla es merkezli silindirik katman barindirabilir. Burada kullanilan "karbon nanotüpler" terimi tek duvarli karbon nanotüpleri, çift duvarli karbon nanotüpleri, saflastirilmis formda tek basina veya bunlarin karisimi olarak çok duvarli karbon nanotüpleri ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüpler çok duvarlidir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler tek duvarlidir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler çift duvarlidir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler tek duvarli ve çok duvarli nanotüplerin bir karisimidir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler tek duyarli ve çift duvarli nanotüplerin bir karisimidir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler çift duvarli ve çok duvarli nanotüplerin bir karisimidir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler tek duvarli, çift duvarli ve çok duvarli nanotüplerin bir karisimidir. Burada kullanildigi sekliyle "çok duyarli karbon nanotüpler", grafit gibi ara katman mesafelerine sahip çok sayida es merkezli olarak iç içe geçmis grafen tabakalardan olusan karbon nanotüplerine atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "çift duvarli karbon nanotüpler", iki merkezi olarak iç içe geçmis grafen tabakalarina sahip karbon nanotüplerine atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "tek duvarli karbon nanotüpler" tek bir silindirik grafen katmanina sahip karbon nanotüplerine atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "dikey olarak hizalanmis karbon nanotüpler", karbon nanotüp yapilarinin fiziksel olarak substrata dik olarak hizalandigi bir substrat üzerinde biriktirilen bir dizi karbon nanotüpe atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "katalizörler" veya "metal katalizörler", hidrokarbon gazlarinin parçalanmasinda kullanilan ve kimyasal buhar biriktirme islemi ile karbon nanotüplerin olusumuna yardimci olan Fe, Ni, Co, Cu, Ag, Pt, Pd, Au, vb. gibi bir metale veya metal Burada kullanildigi sekliyle "kimyasal buhar biriktirme" plazma destekli kimyasal buhar biriktirme, termal kimyasal buhar biriktirme, alkol katalitik CVD, buhar fazi büyümesi, aeroj el destekli CVD ve lazer destekli CVD'ye atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "plazma destekli kimyasal buhar biriktirme" bir hidrokarbon gaz karisimini bir yüzey üzerinde karbon nanotüpleri biriktiren uyarilmis türlere dönüstürmek için plazma (örnegin, kizdirma desarj i) kullanimina atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "termal kimyasal buhar biriktirme", karbon nanotüpleri bir yüzey üzerinde biriktirmek için kullanilabilecek bir katalizör varliginda hidrokarbon buharinin termal ayrismasina atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "fiziksel buhar biriktirme", istenen film malzemesinin buharlastirilmis halinin film malzemeleri üzerine yogunlastirilmasi yoluyla ince filmlerin biriktirilmesi için kullanilan vakumlu biriktirme yöntemlerini ifade eder ve katodik ark biriktirme, elektron isini biriktirme, buharlastirmali biriktirme, darbeli lazer biriktirme ve püskürtmeli biriktirme gibi teknikleri ihtiva eder. Burada kullanildigi sekliyle "karbon nanotüplerin olusturulmasi", bir reaksiyon haznesinde bir substrat üzerinde karbon nanotüplerin olusturulmasi için burada açiklanan kimyasal ve fiziksel buhar biriktirme yöntemleri de dahil olmak üzere herhangi bir buhar biriktirme islemine atifta bulunur. Burada kullanildigi sekliyle "ultrakapasitörler" elektrokimyasal kapasitörleri, elektriksel çift katmanli kapasitörleri ve süper kapasitörleri ihtiva eder. Karbon nanotüpler, üstün akim tasima kapasitesi, yüksek termal iletkenlik, iyi mekanik mukavemet ve genis yüzey alani gibi olaganüstü fiziksel özelliklere sahip nispeten yeni malzemelerdir ve birçok uygulamada avantajlidir. Karbon nanotüpler 3000 W/mK gibi yüksek bir degerle olaganüstü bir termal iletkenlige sahiptir ve bu deger elmasin termal iletkenliginden sadece daha düsüktür. Karbon nanotüpler mekanik olarak güçlüdür, atmosferik kosullar altinda 400 OC'nin üzerinde termal olarak kararlidir ve özellikle dikey olarak hizalandiginda tersine çevrilebilir mekanik esneklige sahiptir. Buna göre, karbon nanotüpler bu içsel esneklik nedeniyle farkli yüzey morfolojilerine mekanik olarak uyum saglayabilir. Ayrica, karbon nanotüpler düsük termal genlesme katsayisina sahiptir ve yüksek sicakliklar altinda kapali kosullarda esnekligini korur. Pratik ve basit entegrasyon ve/veya paketleme ile kontrollü bir sekilde karbon nanotüplerin ekonomik olarak saglanmasi, birçok karbon nanotüp teknolojisinin uygulanmasi için gereklidir. Burada, olaganüstü saflikta ve birörnek uzunlukta büyük miktarlarda karbon nanotüp saglayan cihazlar ve yöntemler saglanir. Burada sentezlenen CNT'ler pahali sentez sonrasi saflastirma gerektirmez. Yöntemin genel özellikleri kisaca asagidaki gibidir. Ilk olarak, substrat yüksek sicaklikta isitilir. Daha sonra katalizör, CNT sentezi için baslatma bölgesi olarak hizmet eden substrat üzerinde katalizör nanopartikülleri saglamak için substratin yüzeyine yüksek sicaklikta kaplanir. CNT'ler, katalizöre bir karbon kaynagi saglanarak sentezlenir. Buna göre, karbon kaynagi ve tasiyici gaz karisimi, bagli CNT'ler ile substrat saglamak için katalizör ile kaplanmis isitilmis substrat ihtiva eden bir hazneye akitilir. Son olarak, sentezlenen CNT'ler substratdan çikarilir ve toplanir. Istege bagli olarak, katalizör ile kaplanmis substrat rejenere Bazi yapilandirmalarda, katalizör püskürtme, buharlastirma, daldirrna kaplama, baski eleme, elektrosprey, sprey piroliz veya mürekkep püskürtmeli baski yoluyla substrat üzerinde biriktirilir. Katalizör daha sonra kimyasal olarak asindirilabilir veya katalizör partikül çekirdeklenmesini indüklemek için termal olarak tavlanabilir. Katalizör seçimi, tek duvarli CNT'lerin çok duyarli CNT'lere göre tercihli büyümesine yol açabilir. Bazi yapilandirmalarda, katalizör, substratin bir katalizör çözeltisine daldirilmasiyla bir substrat üzerinde biriktirilir. Diger yapilandirmalarda, katalizör çözeltisinin sulu veya organik çözücülerdeki konsantrasyonu yaklasik %001 ile yaklasik %20 arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, sulu veya organik çözücülerdeki katalizör çözeltisinin konsantrasyonu yaklasik %0.1 ile yaklasik %10 arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, sulu veya organik çözücülerdeki katalizör çözeltisinin konsantrasyonu yaklasik %1 ile yaklasik %5 arasindadir. CNT'lerin yapildigi haznenin sicakligi, substratin erime sicakligindan daha düsük, karbon kaynaginin ayrisma sicakligindan daha düsük ve katalizör hammaddesinin ayrisma sicakligindan daha yüksek bir sicaklikta olmalidir. Çok duvarli karbon nanotüplerin büyütülmesine yönelik sicaklik araligi yaklasik 600 0C ila yaklasik 900 0C arasindayken, tek duvarli CNT'lerin büyütülmesine yönelik sicaklik araligi yaklasik 700 0C ila yaklasik 1100 0C arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'ler, CNT'lerin büyütülmesine yönelik metal katalizörler barindiran bir substrat üzerinde kimyasal buhar biriktirme yoluyla olusturulur. Sürekli hareket eden bir substrat üzerinde sürekli CNT olusumunun CNT'lerin birörnek uzunluklara sahip olmasini sagladigina dikkat etmek önemlidir. Tipik hammaddeler arasinda, bunlarla sinirli olmamak üzere, karbon monoksit, asetilen, alkoller, etilen, metan, benzen Vb. yer alir. Tasiyici gazlar örnegin argon, helyum veya nitrojen gibi inert gazlardir, hidrojen ise tipik bir indirgeyici gazdir. Gaz karisiminin bilesimi ve substrata maruz kalma süresi sentezlenen CNT'lerin uzunlugunu düzenler. Örnegin, yukarida açiklanan fiziksel buhar biriktirme uzman kisiler tarafindan bilinen diger yöntemler burada açiklanan yöntem ve cihazlarda kullanilabilir. Yukaridaki yöntemlerden herhangi birini kullanarak karbon nanotüpleri hazirlamak için teknikte uzman kisiler tarafindan iyi bilinen kosullar kullanilabilir. Burada Sekil l'e atifta bulunarak, karbon nanotüplerin sentezlenmesine yönelik bir yöntem saglanir. Yöntem, Sekil 1'de gösterildigi gibi ayri adimlar halinde gerçeklestirilebilir. Teknikte kalifiye kisiler, istenirse adimlarin herhangi bir kombinasyonunun sürekli olarak gerçeklestirilebilecegini takdir edeceklerdir. 102'de bir substrat üzerinde bir katalizör biriktirilir, 104'te substrat üzerinde karbon nanotüpler olusturulur, 106'da karbon nanotüpler substrattan ayrilir ve 108'de karbon nanotüpler toplanir. Burada Sekil 2'ye atifta bulunarak, karbon nanotüplerin sentezlenmesine yönelik baska bir yöntem saglanir. Yöntem, Sekil 2'de gösterildigi gibi ayri adimlar halinde gerçeklestirilebilir. Teknikte kalifiye kisiler, istenirse adimlarin herhangi bir kombinasyonunun sürekli olarak gerçeklestirilebilecegini takdir edeceklerdir. Karbon nanotüpler 202'de katalizör barindiran bir substrat üzerinde olusturulur, karbon nanotüpler 204'te substrattan ayrilir ve karbon nanotüpler 206'da toplanir. Burada Sekil 3'e atifta bulunarak, karbon nanotüplerin sentezlenmesine yönelik baska bir yöntem saglanir. Yöntem sürekli olarak uygulanir. Bir katalizör 302'de hareketli bir substrat üzerinde sürekli olarak biriktirilir, karbon nanotüpler 304'te hareketli substrat üzerinde sürekli olarak olusturulur, karbon nanotüpler 306'da substrattan sürekli olarak ayrilir ve karbon nanotüpler 308'de sürekli olarak toplanir. Substrat burada açiklanan adimlardan bir kez veya fazla kez çevrilebilir. Burada Sekil 4'e atifta bulunarak, karbon nanotüplerin sentezlenmesine yönelik baska bir yöntem saglanir. Yöntem gösterildigi gibi sürekli olarak uygulanir. Karbon nanotüpler 402'de katalizör barindiran hareketli substrat üzerinde sürekli olarak olusturulur, karbon nanotüpler 404'te substrattan sürekli olarak ayrilir ve karbon nanotüpler 406'da sürekli olarak toplanir. Bazi yapilandirmalarda, substrat biriktirme, sekillendirme ve ayirma adimlari boyunca 50 CNT'lerin bir hareketli substrat üzerine biriktirilmesi, hem yüksek saflikta hem de yüksek uzunlukta homojen CNT'ler saglar. Ayrica, proses kosullarinin kontrol edilmesi CNT uzunlugunun özellestirilmesini saglar. Örnegin, üretim süreci boyunca hareket eden substrat hizinin degismesi CNT uzunlugunu degistirir; CNT biriktirme modülü daha hizli olsa da daha kisa uzunlukta CNT üretirken, daha yavas hizlar daha uzun uzunlukta CNT üretecektir. Bazi yapilandirmalarda, substrat tamamen metal folyo ile kaplanir. Bu yapilandirmalarda, substrat katalizör biriktirme ve CNT sentezi kosullarina dayanikli herhangi bir malzeme olabilir. Bu tür malzemelerin birçogu teknikte kalifiye kisiler tarafindan bilinir ve örnegin karbon fiberler, karbon folyo, silikon, kuvars Vb. ihtiva eder. Diger yapilandirmalarda, substrat, burada açiklanan yöntemlerin çesitli adimlari boyunca sürekli olarak ilerletilebilen bir metal folyodur. Bazi yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi 10 uM'den fazladir. Diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 10 uM ile yaklasik 500 uM arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 500 uM ile yaklasik 2000 uM arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.05 uM ile yaklasik 100 cm arasindadir. Diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.05 uM ile yaklasik 100 cm arasindadir. Diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.05 mm ile yaklasik 5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.1 mm ile yaklasik 2.5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.5 mm ile yaklasik 1.5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 1 mm ile yaklasik 5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.05 mm ile yaklasik 1 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.05 m ile yaklasik 0.5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 0.5 m ile yaklasik 1 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 1 mm ile yaklasik 2.5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 2.5 mm ile yaklasik 5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 100 uM ile yaklasik 5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 10 uM ile yaklasik 5 mm arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 100 uM'den daha büyüktür. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 100 uM'den daha küçüktür. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo, demir, nikel, alüminyum, kobalt, bakir, krom, altin, gümüs, platin, paladyum veya bunlarin kombinasyonlarini ihtiva eder. Diger yapilandirmalarda, metal folyo, demir, nikel, kobalt, bakir, altin veya bunlarin kombinasyonlarini ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo, örnegin ferrosen, kobaltosen veya nikelosen gibi organometalosenlerle kaplanabilir. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo, iki veya daha fazla demir, nikel, kobalt, bakir, krom, alüminyum, altin veya bunlarin kombinasyonlarindan olusan bir alasimdir. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo iki veya daha fazla demir, nikel, kobalt, bakir, altin veya bunlarin kombinasyonlarindan olusan bir alasimdir. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo yüksek sicakliga dayanikli bir metal alasimidir. Diger yapilandirmalarda, metal folyo paslanmaz çeliktir. Yine baska yapilandirmalarda, metal folyo, üzerine karbon nanotüplerin büyütülmesine yönelik bir katalizörün çökeltildigi yüksek sicaklikta bir metal alasimidir. Yine baska yapilandirmalarda, metal folyo, üzerine karbon nanotüplerin büyütülmesine yönelik bir katalizörün yerlestirildigi paslanmaz çeliktir. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo, 400 oC'nin üzerinde termal olarak stabil olan bir metal veya metallerin kombinasyonudur. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo, 500 oC'nin üzerinde, bir metal veya metallerin kombinasyonudur. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda metallerin kombinasyonu paslanmaz çeliktir. Bazi yapilandirmalarda, metal folyonun kalinligi yaklasik 100 uM'den azdir ve yüzey kökü ortalama kare pürüzlülügü yaklasik 250 nm'den azdir. Bazi yapilandirmalarda, metal folyo yaklasik 100 uM'den daha büyük bir kalinliga ve yaklasik 250 nm'den daha az bir yüzey kök ortalama kare pürüzlülügüne sahiptir. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyo yaklasik 100 uM'den daha az kalinliga ve yaklasik 250 nm'den daha az yüzey kök ortalama kare pürüzlülügüne sahiptir ve demir, nikel, kobalt, bakir, altin veya bunlarin kombinasyonlarini ihtiva eder. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyo yaklasik 100 uM'den daha büyük bir kalinliga ve yaklasik 250 nm'den daha az yüzey kök ortalama kare pürüzlülügüne sahiptir ve demir, nikel, kobalt, bakir, altin veya bunlarin kombinasyonlarini ihtiva eder. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyo yaklasik 100 uM'den daha az kalinliga ve yaklasik 250 nm'den daha az yüzey kök ortalama kare pürüzlülügüne sahiptir ve bir katalizör film ihtiva eder. Yine diger yapilandirmalarda, metal folyo yaklasik 100 uM'den daha büyük bir kalinliga ve yaklasik 250 nm'den daha az yüzey kök ortalama kare pürüzlülügüne sahiptir ve bir katalizör film ihtiva eder. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, kök ortalama kare pürüzlülügü yaklasik 100 nm'den azdir. Bazi yapilandirmalarda, substrat yukaridaki yöntemlerin adimlari boyunca 0.1 cm/dakikadan daha yüksek bir hizda sürekli olarak ilerler. Diger yapilandirmalarda, substrat yukaridaki yöntemlerin adimlari boyunca 0.05 cm/dakikadan daha yüksek bir hizda sürekli olarak ilerler. Yine diger yapilandirmalarda, substrat yukaridaki yöntemlerin adimlari boyunca 0.01 cm/dakikadan daha yüksek bir hizda sürekli olarak ilerler. Yine diger yapilandirmalarda, substrat biriktirme, sekillendirme, ayirma ve toplama adimlari boyunca 10 defadan fazla, 50 Bazi yapilandirmalarda, substrat yaklasik 1cm'den daha genistir. Diger yapilandirmalarda, yapilandirmalarin bazilarinda, substrat bir metal folyodur. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüpler substratin her tarafinda olusturulur. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler metal folyonun her iki tarafinda da olusturulur. Bazi yapilandirmalarda, substrat üzerinde biriken katalizör konsantrasyonu yaklasik %0.001 ile yaklasik %25 arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, substrat üzerinde biriken katalizör konsantrasyonu yaklasik %0.1 ile yaklasik %1 arasindadir. Yine bazi yapilandirmalarda, substrat üzerinde biriken katalizör konsantrasyonu yaklasik %0.5 ile yaklasik %20 arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, substrat üzerindeki karbon nanotüp konsantrasyonu uM basina yaklasik 1 nanotüp ile uM basina yaklasik 50 nanotüp arasindadir. Diger yapilandirmalarda, substrat üzerindeki karbon nanotüp konsantrasyonu uM basina yaklasik 10 nanotüp ile uM basina yaklasik 500 nanotüp arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'ler, CNT'lerin substrat yüzeyinden mekanik olarak çikarilmasiyla substrattan ayrilir. Diger yapilandirmalarda, CNT'lerin substrattan ayrilmasi, CNT'lerin substrat yüzeyinden mekanik bir aletle (örnegin, bir biçak, asindirici bir yüzey, Vb.) çikarilmasini kapsar, böylece herhangi bir ek saflastirma gerektirmeyen, çok az metal safsizligi olan veya hiç olmayan yüksek saflikta CNT'ler elde edilir. Yine diger yapilandirmalarda, CNT'lerin substrattan ayrilmasi, CNT'lerin substrata yapismasini bozan kimyasal yöntemleri kapsar. Yine diger yapilandirmalarda, ultrasonikasyon CNT'lerin substrata yapismasini bozar. Yine baska yapilandirmalarda, basinçli gaz akisi CNT'lerin substrata yapismasini bozar. CNT'lerin bir substrat üzerine biriktirilmesi ve CNT'lerin substrattan ayrilmasi kombinasyonu, katalizör ve amorf karbon safsizliklari içermeyen birömek uzunlukta CNT ürünleri olusturur. CNT'ler, örnegin açik bir kap, tel örgü elek, kati bir yüzey, bir filtrasyon cihazi vb. gibi herhangi bir uygun nesnenin içinde veya üzerinde toplanabilir. Toplama cihazinin seçimi, CNT'lerin substrata yapismasini bozmak için kullanilan yöntemle iliskilendirilecektir. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüpler rastgele hizalanmistir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler dikey olarak hizalanmistir. Yine diger yapilandirmalarda, homojen uzunluk 200 uM'dir. Yine diger yapilandirmalarda, birömek uzunluk 50 uM ila 2 cm arasinda degisebilir. Genel olarak, birömek uzunluk belirtilen uzunlugun yaklasik +/- %10'udur. Buna göre, yaklasik 100 uM birömek uzunluga sahip bir numune 90 uM ile 110 uM arasinda uzunluga sahip nanotüpler ihtiva edecektir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler dikey olarak hizalanir ve birömek uzunluktadir. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin yogunlugu yaklasik 2 mg/cm2 ile yaklasik 1 mg/cm2 arasindadir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin yogunlugu yaklasik 2 mg/cm2 ile yaklasik 0.2 mg/cm2 arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, dikey olarak hizalanmis karbon nanotüpler yaklasik 50 W/mK'den daha yüksek bir termal iletkenlige sahiptir. Diger yapilandirmalarda, dikey olarak hizalanmis karbon nanotüpler yaklasik 70 W/ mK'den daha yüksek bir termal iletkenlige sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, dikey olarak hizalanmis karbon nanotüplerin kalinligi yaklasik 100 um ile yaklasik 500 um arasindadir. Diger yapilandirmalarda, dikey olarak hizalanmis karbon nanotüplerin kalinligi yaklasik 100 um'den azdir. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüpler yaklasik %90, yaklasik %95, yaklasik %99, yaklasik %995 veya yaklasik %99.9'dan daha fazla safliktadir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler yaklasik %90, yaklasik %95, yaklasik %99, yaklasik %99,5 veya yaklasik uzunluktadir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüpler yaklasik %90, yaklasik %95, uzunluktadir. Yukaridaki yapilandirrnalarin olasi tüm saflik ve uzunluk kombinasyonlarini açikça kapsadigi unutulmamalidir. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin gerilme mukavemeti yaklasik 11 GPa ile yaklasik 63 GPa arasindadir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin gerilme mukavemeti yaklasik 20 GPa ile yaklasik 63 GPa arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin gerilme mukavemeti yaklasik 30 GPa ile yaklasik 63 GPa arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin gerilme mukavemeti yaklasik 40 GPa ile yaklasik 63 GPa arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin gerilme mukavemeti yaklasik 50 GPa ile yaklasik 63 GPa arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin gerilme mukavemeti yaklasik 20 GPa ile yaklasik 45 GPa arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin elastik modülü yaklasik 1.3 TPa ile yaklasik 5 TPa arasindadir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin elastik modülü yaklasik 1.7 TPa ile yaklasik 2.5 TPa arasindadir. Diger yapilandirmalarda, karbon nanotüplerin elastik modülü yaklasik 2.7 TPa ile yaklasik 3.8 TPa arasindadir. Burada Sekil 5'e atifta bulunarak, CNT'leri sürekli olarak sentezlemeye yönelik bir cihaz saglanir. Tasima modülü, substrat (506) ile birbirine baglanan tamburlar (501A ve 501B) ihtiva eder. Substrat (506) tamburdan (501A) katalizör modülü (502), nanotüp sentez modülü (503) ve ayirma modülü (504) araciligiyla tambura (501B) sürekli olarak hareket eder. Saf substratin (506A), katalizör barindiran substrat (506B) saglamak için katalizör modülü (502) tarafindan modifiye edildigini unutmayin. Bazi yapilandirmalarda, katalizör modülü (502), substratin (506A) içine daldirildigi bir katalizör çözeltisidir. Karbon nanotüpler, karbon nanotüpler ihtiva eden substrati (506C) elde etmek için nanotüp sentez modülünden (503) geçis sirasinda substrat (506B) üzerinde sürekli olarak olusturulur. Bazi yapilandirmalarda, nanotüp sentez modülü ( tarafindan sürekli olarak islenir ve bagli karbon nanotüplerden siyrilarak substrat (506A) elde edilir ve bu substrat daha sonra tambur (501B) tarafindan toplanir. Bazi yapilandirmalarda, ayirma modülü ( mekanik olarak kesen bir biçak ihtiva eder. Substrattan (506C) çikarilan karbon nanotüplerin toplama modülünde (505) islem (506D) ile sürekli olarak toplandigini unutmayin. Bazi yapilandirmalarda, toplama modülü (505), ayirma modülü (504) tarafindan substrat yüzeyinden ayrilan CNT'leri toplamak için uygun sekilde yerlestirilmis bir bos kaptir. Yukaridaki yapilandirrnada, substrat (506) üretim çalismasi sirasinda geri dönüstürülmez. Burada Sekil 6'ya atifta bulunarak, CNT'leri sürekli olarak sentezlemeye yönelik bir baska cihaz sematik olarak gösterilir. Tasima modülü, substrat (606) ile birbirine baglanan sürekli olarak hareket eder. Saf substratin (606A), katalizör barindiran substrat (606B) saglamak için katalizör modülü (602) tarafindan modifiye edildigini unutmayin. Bazi yapilandirmalarda, katalizör modülü (502), substratin (606A) içine daldirildigi bir katalizör çözeltisidir. Karbon nanotüpler, substrati (506C) elde etmek için nanotüp sentez modülünden (603) geçis sirasinda substrat (606B) üzerinde sürekli olarak olusturulur. Bazi yapilandirmalarda, nanotüp sentez modülü (, ayirma modülü (604) tarafindan sürekli olarak islenir ve bagli karbon nanotüplerden siyrilarak substrat (606A) elde edilir ve bu substrat daha sonra tambur (601B) tarafindan toplanir. Bazi yapilandirmalarda, ayirma modülü ( mekanik olarak kesen bir biçak ihtiva eder. Substrattan (606C) çikarilan karbon nanotüplerin toplama modülünde (605) islem (606D) ile sürekli olarak toplandigini unutmayin. Bazi yapilandirmalarda, toplama modülü (605), ayirma modülü (604) tarafindan substrat yüzeyinden ayrilan CNT'leri toplamak için uygun sekilde yerlestirilmis bir basit bos kaptir. Yukaridaki yapilandirrnada, substrat en az bir kez üretim çalismasi boyunca geri dönüstürülür. Yukaridaki yapilandirmalarin birçogu nanotüplerin sürekli olarak sentezlenmesi olarak tanimlanmis olsa da, teknikte kalifiye kisiler burada açiklanan yöntem ve cihazlarin kesintili olarak uygulanabilecegini takdir edeceklerdir. Sekil 7'de örnek bir ayirma modülü sematik olarak gösterilir. Tambur (704), katalizör modülü (gösterilmemistir) ve karbon nanotüp biriktirme modülü (gösterilmemistir) tarafindan islenen ve karbon nanotüplerle kapli olan substrati (701), karbon nanotüplerden yoksun substrat (703) saglamak için karbon nanotüpleri (702) kaldiran alete (700) ilerletir. Bazi uygulamalarda, alet (700) bir kesme biçagidir. Substrat (703), tambur (705) tarafindan toplanir. Karbon nanotüpler (702), kapta (706) toplanir. Substrat (701), gösterildigi gibi, sadece bir tarafi karbon nanotüplerle kaplanmistir. Teknikte kalifiye kisiler nanotüplerin substratin her iki tarafinda da büyütülebilecegini ve her iki tarafi da kaplanmis bir substratin yukarida açiklanana benzer bir sekilde islenebilecegini takdir edeceklerdir. Sekil 8, katalizör barindiran birden fazla substrat (801) ihtiva eden nanotüp sentez modülünde kullanilabilecek örnek bir dikdörtgen kuvars haznesinin (800) yatay görünümünü gösterir. Sekil 9, katalizör barindiran birden fazla substrat (901) ihtiva eden nanotüp sentez modülünde kullanilabilecek örnek bir dikdörtgen kuvars haznesinin (900) bir perspektif görünümünü gösterir. Kuvars haznesi, tasiyici gazlar ve karbon hammaddeleri için dus basliklari (gösterilmemistir) ihtiva eder ve CNT'leri olusturmak için yeterli sicakliklarda isitilabilir. Bazi yapilandirmalarda, hazne 0.2 inçten daha büyük bir iç hazne kalinligina sahiptir. Diger yapilandirmalarda, hazne tarafindan ayni anda birden fazla substrat islenir. CNT'ler, örnegin Raman, spektroskopi, UV, görünür, yakin kizilötesi spektroskopi, f`loresan ve X-isini fotoelektron spektroskopisi, termogravimetrik analiz, atomik kuvvet mikroskopisi, taramali tünelleme, mikroskopi, taramali elektron mikroskopisi ve tünelleme elektron mikroskopisi dahil olmak üzere çok sayida teknikle karakterize edilebilir. Yukaridakilerin hepsi olmasa da birçogunun kombinasyonu karbon nanotüpleri tam olarak karakterize etmek için yeterlidir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'lerin Id/Ig orani yaklasik 1.20'den azdir. Diger yapilandirmalarda, CNT'lerin 1d/ Ig orani yaklasik 1 . 10'dan azdir. Yine diger yapilandirmalarda, CNT'lerin 1d/ Ig orani yaklasik 1 .00'den azdir. Yine diger yapilandirmalarda, CNT'lerin lal/Ig orani yaklasik 0.90'dan azdir. Yine diger yapilandirmalarda, CNT'lerin lal/Ig orani yaklasik 0.85'den azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin lal/Ig orani yaklasik 0.76 ile yaklasik 0.54 arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'lerin Id/Ig orani yaklasik 1.20'den az ve yaklasik 0.76'dan fazladir. Diger yapilandirrnalarda, CNT'lerin Id/Ig orani yaklasik 1.10'dan az ve yaklasik 0.76'dan fazladir. Yine diger yapilandirmalarda, CNT'lerin Id/Ig orani yaklasik 1.00'den az ve yaklasik 0.76'dan fazladir. Yine diger yapilandirmalarda, CNT'lerin Id/Ig orani yaklasik 0.90'dan az ve yaklasik 0.76'dan fazladir. Yine diger yapilandirrnalarda, CNT'lerin Id/Ig orani yaklasik 0.85'den az ve yaklasik 0.76'dan fazladir. Bükülme noktasi, termal bozulmanin maksimum degere ulastigi sicakliktir. Baslangiç noktasi, malzemenin yaklasik %10'unun yüksek sicaklik nedeniyle bozuldugu sicakliktir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'ler yaklasik 700 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 600 OC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'ler yaklasik 710 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 610 OC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'ler yaklasik 720 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 620 oC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirrnalarda, CNT'ler yaklasik 730 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 640 oC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, CNT'ler yaklasik 740 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 650 OC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, baslangiç noktasi yaklasik 800 oC'den daha düsüktür. Genel olarak, grafen nanoseritler CNT'lerden asagidakileri ihtiva eden ancak bunlarla sinirli olmayan yöntemlerle hazirlanabilir; asit oksidasyonu (örnegin, Kosynkin et al., Nature, 2009, Cano-Marques et al., Nano Lett. 2010, 10, 366), metal parçacik katalizi (örnegin, Elias et al., hidrojenasyon (Talyzin et al., ACS Nano, 2011, 5, 5132) ve sonokimya (Xie et al., J. Am. Chem. Soc. . Burada açiklanan CNT'lerden grafen nanoseritler hazirlamak için yukaridaki yöntemlerden herhangi biri kullanilabilir. Burada Sekil 14'e atifta bulunarak bir SEM görüntüsü, burada açiklanan yöntemlerle üretilen GNR'lerin yüksek safligini ve yapisal homojenligini gösterir. Yukaridaki sekilde hazirlanan GNR'lerin dogrusalligi da yapisal homojenligin ve bu malzeme sinifi için üstün fiziksel özelliklerin göstergesidir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin birörnek uzunlugu ortalama olarak yaklasik 10 veya yaklasik 200 uM'dir. Diger yapilandirmalarda, birörnek uzunluk yaklasik 30 uM ila yaklasik 2 cm arasinda degisebilir. Genel olarak, birörnek uzunluk belirtilen uzunlugun yaklasik +/- %10'udur. Buna göre, yaklasik 100 uM birörnek bir uzunluga sahip bir numune yaklasik 90 uM ile yaklasik 110 uM arasinda uzunluga sahip GNRler ihtiva edecektir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritler, ortalama uzunlugu yaklasik 10 uM, yaklasik 200 uM olan birörnek uzunluktaki karbon nanotüplerden yapilir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritler yaklasik %90, yaklasik %95, yaklasik %99, yaklasik %995 veya yaklasik %99.9'dan daha fazla safliktadir. Diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritler yaklasik %90, yaklasik %95, yaklasik %99, yaklasik %995 veya yaklasik uzunluktadir. Yine diger yapilandirmalarda grafen nanoseritler yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM birörnek uzunlukta ve %99'dan fazla safliktadir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritler yaklasik 20 uM'lik birörnek uzunlukta ve %99'dan fazla safliktadir. Yukaridaki yapilandirmalarin olasi tüm saflik ve uzunluk kombinasyonlarini açikça kapsadigi unutulmamalidir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin Igd/Ig orani yaklasik 1.20'den azdir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1261/1g orani yaklasik 1.10'dan azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin Igd/Ig orani yaklasik 1.20'den azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin Igd/Ig orani yaklasik 1.00'den azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1261/1g orani yaklasik 0.90'dan azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin Igd/Ig orani yaklasik 0.80'den azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1261/1g orani yaklasik 0.70'den azdir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1261/1g orani yaklasik 0.60'dan azdir. Yine diger arasindadir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1201/1g orani yaklasik 0.54 ile yaklasik 0.1 arasindadir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1201/1g orani yaklasik 1.20'den az ve yaklasik 0.60'dan fazladir. Diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin IZd/Ig orani yaklasik 1.10'dan az ve yaklasik 0.60'dan fazladir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin 1261/1g orani yaklasik 1.00'den az ve yaklasik 0.60'dan fazladir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin IZd/Ig orani yaklasik 0.90'dan az ve yaklasik 0.60'dan fazladir. Yine diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin IZd/Ig orani yaklasik 0.85'den az ve yaklasik 0.60'dan fazladir. Bazi yapilandirmalarda, GNR'ler yaklasik 700 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 600 OC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, GNR'ler yaklasik 710 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 610 oC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, GNR'ler yaklasik 720 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 620 oC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, GNR'ler yaklasik 730 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 640 OC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, GNR'ler yaklasik 740 OC'den daha büyük bir bükülme noktasina ve yaklasik 650 OC'den daha büyük bir baslangiç noktasina sahiptir. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, baslangiç noktasi yaklasik 800 OC'den daha düsüktür. Burada, örnegin lityum-iyon piller, lityum-iyon polimer piller, kati hal pilleri veya ultrakapasitörler gibi çesitli enerji depolama cihazlarinda kullanilabilen grafen elektrotlar saglanir. Bazi yapilandirmalarda, elektrot birörnek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Diger yapilandirmalarda, elektrot birörnek uzunlukta ve yaklasik elektrot birörnek uzunlukta ve yaklasik %99'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Yine diger yapilandirmalarda, elektrot birörnek uzunlukta ve yaklasik %99.5'ten daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Yine diger yapilandirmalarda, elektrot birörnek uzunlukta ve yaklasik %99.9'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, grafen nanoseritlerin uzunlugu yaklasik 20 uM'dir. Yukaridaki yapilandirmalarin digerlerinde, grafen nanoseritlerin uzunlugu yaklasik 50 uM'dir. Yukaridaki yapilandirmalarin yine digerlerinde, grafen nanoseritlerin uzunlugu yaklasik 100 uM'dir. Yukaridaki yapilandirmalarin yine digerlerinde, grafen nanoseritlerin uzunlugu yaklasik 200 uM'dir. Yine diger yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM, birörnek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Yine diger yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 20 uM'lik birörnek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, elektrotlar ayrica bir katot aktif malzeme de ihtiva edebilir. Katot aktif malzemeleri, bunlarla sinirli olmamak üzere, lityum kobalt oksit, lityum nikel oksit, lityum manganez oksit, lityum vanadyum oksit, lityum-karisik metal oksit, lityum demir fosfat, lityum manganez fosfat, lityum manganez kobalt, lityum vanadyum fosfat, lityum karisik metal fosfatlar, metal sülfürler, nikel manganez kobalt ve bunlarin kombinasyonlarini ihtiva eder. Katot aktif malzemesi, örnegin titanyum disülfat veya molibden disülfat gibi kalkoj en bilesikleri veya bunlarin kombinasyonlarini da ihtiva edebilir. Bazi uygulamalarda, katot malzemesi lityum kobalt oksit (örnegin, LiXCoog burada 0.85XS1), lityum nikel oksit (örnegin, LiNiOz) veya lityum manganez oksit (örnegin, LiMn204 ve LiMn02), lityum demir fosfat veya bunlarin kombinasyonlaridir. Katot malzemeleri ince toz, nanotel, nanorod, nanofiber veya nanotüp seklinde hazirlanabilir. Bazi yapilandirmalarda, katot aktif malzemesi lityum kobalt oksit, nikel manganez kobalt, nikel kobalt alüminyum oksit, lityum nikel manganez kobalt, lityum nikel kobalt alüminyum oksit, lityum manganez oksit, lityum demir fosfat veya Fegs'dir. Burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda bilinen herhangi bir katot aktif malzemesi kullanilabilir. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, elektrot ayrica bir katot aktif malzeme de ihtiva edebilir. Anot aktif malzemeleri, bunlarla sinirli olmamak üzere, asagidakileri ihtiva eder; lityum metali, karbon, lityumla interkale edilmis karbon, lityum nitrürler, silikonlu lityum alasimlari, bizmut, bor, galyum, indiyum, çinko, kalay, kalay oksit, antimon, alüminyum bulunmaktadir, titanyum oksit, molibden, germanyum, manganez, niyobyum, vanadyum, tantal, altin, platin, demir, bakir, krom, nikel, kobalt, zirkonyum, itriyum, molibden oksit, germanyum oksit, silikon oksit, silikon karbür veya bunlarin kombinasyonlari.Bazi yapilandirmalarda, anot aktif malzemesi grafit, lityum titanat, kalay/kobalt alasimi, silikon veya kati hal lityumudur. Burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda bilinen herhangi bir anot aktif malzemesi kullanilabilir. Ayrica burada, yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda açiklanan bir veya iki elektrot ihtiva eden bir elektrokimyasal hücre de saglanir. Sekil 15'te bir elektrokimyasal hücre gösterilir. Burada Sekil 15'e atifta bulunarak, bir elektrokimyasal hücre (1500), birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eden en az bir elektroda sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM, yaklasik 30 uM uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Diger yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 20 uM'lik birömek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta daldirilir ve elektrokimyasal hücreyi (1500) saglamak için ayirici (1508) ile izole edilir. Ayrica burada bir lityum-iyon pil de saglanir. Lityum-iyon pil, yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda açiklanan bir veya iki elektrot, bir anot ve bir katot arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolit ve katot ile anot arasinda bir ayirici ihtiva edem bir muhafazaya sahiptir. Lityum-iyon pilin örnek bir hücresi de Sekil l5'te gösterilmistir. Bir lityum-iyon pilde, sivi elektrolit (1502) bir lityum tuzu ihtiva etmelidir. En az bir elektrot birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, yaklasik 150 uM veya yaklasik 200 uM birömek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Ayrica burada bir lityum-iyon polimer pil de saglanir. Lityum-iyon polimer pil, yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda açiklanan bir veya iki elektrot, bir anot ve bir katot arasina yerlestirilmis bir polimer elektrolit ve katot ile anot arasinda bir mikro gözenekli ayirici ihtiva eden bir muhafazaya sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, polimer elektrolit jellesmis bir polimer elektrolittir. Diger yapilandirmalarda, polimer elektrolit bir kati polimer elektrolittir. Lityum-iyon polimer pilin bir hücresi de Sekil l5'te gösterilmistir. Burada Sekil 15'e bakildiginda, elektrolit (1502) lityum-iyon polimerdir ve ayirici (1508) mikro gözenekli bir ayiricidir. En az bir elektrot birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM, birömek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Ayrica burada bir kati hal pil de saglanir. Kati hal pili, yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda açiklanan bir veya iki elektrot ve bir anot ile bir katot arasina yerlestirilmis bir kati elektrolit tabakasi ihtiva eden bir muhafazaya sahiptir. En az bir elektrot birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM, yaklasik 30 uM yaklasik 50 uM, fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Sekil 16'da bir kati hal pili gösterilir. Burada Sekil 16'ya atifta bulunarak, kati hal pili katmanli biçimde konfigüre edilmistir ve bir pozitif elektrot katmani (1604) bir negatif elektrot katmani (1608) ve elektrot katmanlari arasinda bir kati hal elektrolit katmani (1606) ihtiva eder. En az bir elektrot birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM birömek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Ayrica pozitif elektrot akim toplayicisi (1602) ve negatif akim toplayicisi da (1610) gösterilir. Ayrica burada bir ultrakapasitör de saglanir. Ultrakapasitör, kolektörlerden en az birinin yukaridaki yapilandirmalarinin bazilarinda açiklanan bir veya iki elektrotla temas halinde oldugu iki kolektöre bagli bir güç kaynagina, elektrotlar arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolite ve mevcut elektrotlar arasinda bir ayiriciya sahiptir. Bazi yapilandirmalarda, ultrakapasitör sahte bir kapasitördür. Örnek bir ultrakapasitörün blok diyagrami Sekil 17'de gösterilir. Burada Sekil 17'ye bakildiginda, ultrakapasitörde (1700) bir elektrolitik membran (7106) ile ayrilmis iki elektrot (1704) bulunur. En az bir elektrot birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritler ihtiva eder. Bazi yapilandirmalarda, elektrot yaklasik 10 uM, yaklasik 20 uM birömek uzunlukta ve %99'dan fazla saflikta olan grafen nanoseritler ihtiva eder. Elektrik uçlari (1710) (örn. ince metal teller) elektriksel temas saglamak için kolektörlerle (1702) temas eder. Ultra kapasitör (1700) bir elektrolit çözeltisine daldirilir ve kondansatörün çalismasini kolaylastirmak için uçlar (1710) çözeltiden disari beslenir. Kelepçe tertibati (1708) (öm. madeni para hücreleri veya lamine hücreler) metal substrata (1702) bagli karbon nanotüpleri (1704) yakin mesafede tutarken membran (1706) elektrot ayrimini (yani elektriksel izolasyonu) korur ve ultrakapasitörün ( 1700) hacmini en aza indirir. elektrolite (örnegin %45 sülfürik asit veya KOH) daldirilmis bir elektrolitik membrandan (1706) olusur. Bazi yapilandirmalarda, ultra kapasitör bir sahte kapasitördür. Bu yapilandirmalardan bazilarinda, elektrotlar oksit parçaciklari (örnegin, Ru02, Mn02, Fe304, NiOg, Mg02 vb.) ile yüklenir. Bu yapilandirmalarin digerlerinde elektrotlar elektriksel olarak iletken polimerlerle (örnegin polipirol, polianilme, politiyofen, vb.) kaplanir. Bazi yapilandirmalarda, ultrakapasitör asimetrik bir kapasitördür (yani, bir elektrot kapasitördeki diger elektrottan farklidir). Enerji depolama cihazlarinin yukaridaki yapilandirmalarindan bazilarinda elektrot sayisi birdir ve elektrot anottur. Yukaridaki diger yapilandirmalarda, elektrot sayisi birdir ve elektrot katottur. Yine yukaridaki diger yapilandirmalarda, elektrot sayisi ikidir ve bir elektrot anot, ikinci elektrot ise katottur. Yukaridaki yapilandirmalarin bazilarinda, anot ayrica bir anot aktif malzemesi içerir. Yukaridaki diger yapilandirmalarda, katot ayrica bir katot aktif malzemesi içerir. Yine yukaridaki diger yapilandirmalarda, anot ayrica bir anot aktif malzeme ve katot ayrica bir katot aktif malzeme içerir. Yukaridaki bazi yapilandirmalarda, katot aktif malzemesi lityum kobalt oksit, nikel manganez kobalt, nikel kobalt alüminyum oksit, lityum nikel manganez kobalt, lityum nikel kobalt alüminyum oksit, lityum manganez oksit, lityum demir fosfat veya FeZS'dir ve anot aktif malzemesi grafit, lityum titanat, kalay/kobalt alasimi, silikon veya kati hal lityumdur. Burada açiklanan elektrotlarda kullanilabilecek diger iletken katki maddeleri arasinda karbon partikülleri, grafit, karbon siyahi, karbon nanotüpler, grafen nanosheetler, metal fiberler, asetilen siyahi ve ultra ince grafit partikülleri veya bunlarin kombinasyonlari yer almaktadir ancak bunlarla sinirli degildir. Genel olarak, burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda uygun özelliklere sahip herhangi bir iletken malzeme kullanilabilir. Burada açiklanan elektrotlarda kullanilabilecek baglayicilar asagidakileri ihtiva eder; poli(Vinil)asetat, poliVinil alkol, polietilen oksit, poliVinil pirolidon, alkillenmis polietilen oksit, çapraz bagli polietilen oksit, polivinil eter, poli(metil metakrilat), poliviniliden florür, poliVinil florür, poliimidler, poli tetrafloroetilen, etilen tetrafloroetilen (ETFE), poliheksafloropropilen, poliViniliden florür kopolimeri (ürün adi: Kynar), poli(etil akrilat), politetraf`loroetilenpoliVinilklorür, poliakrilonitril, poliVinilpiridin, polistiren, karboksi metil selüloz, polidimetilsiloksan gibi siloksan bazli baglayicilar, stiren-bütadien kauçuk, akrilonitril-bütadien kauçuk ve stiren-izopren kauçuk içeren kauçuk bazli baglayicilar, polietilen glikol diakrilat gibi etilenglikol bazli baglayicilar ve bunlarin türevleri, bunlarin karisimlari ve bunlarin kopolimerleri. Poliviniliden florür kopolimerinin daha spesifik örnekleri arasinda poliViniliden florür-heksafloropropilen kopolimerleri, poliViniliden florür- tetraf`loroetilen kopolimerleri, poliViniliden florür-klorotrifloroetilen kopolimerleri ve poliviniliden florür-heksafloropropilen-tetraf`loroetilen kopolimerleri bulunur. Genel olarak, burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda uygun özelliklere sahip herhangi bir baglayici kullanilabilir. Ayirici, iyonlari tasiyan herhangi bir membrandir. Bazi yapilandirmalarda, ayirici iyon tasiyan sivi geçirimsiz bir membrandir. Diger yapilandirmalarda, ayirici, elektron transferini önlerken katot ve anot malzemeleri arasinda iyonlari tasiyan sivi elektrolit ile asilanmis bir gözenekli polimer membrandir. Yine diger yapilandirmalarda, ayirici, pozitif ve negatif elektrotlari içeren parçaciklarin zari geçmesini önleyen bir mikro gözenekli membrandir. Yine diger yapilandirmalarda, ayirici, iyon transferini önlemek için belirli bir sicakligin üzerinde kaynasan tek veya çok katmanli mikro gözenekli bir ayiricidir. Yine diger uygulamalarda, ayirici, lityum tuzunun komplekslestirildigi polietilenoksit (PEO) polimer, Nafion, Celgard, Celgard 3400, cam elyaflar veya selüloz ihtiva eder. Diger yapilandirmalarda, mikro gözenekli ayirici gözenekli polietilen veya polipropilen membrandir. Lityum-iyon pillerde kullanilan bilinen herhangi bir ayirici, burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda kullanilabilir. Elektrolitler asagidakileri ihtiva eder; sulu elektrolitler (örn. sodyum sülfat, magnezyum sülfat, potasyum klorür, sülfürik asit, magnezyum klorür, Vb.), organik çözücüler (öm. 1-etil-3-metilirnidazolyum bis(peniafloroetilsülfonil)imid, Vb.), organik çözücülerde çözünebilen elektrolit tuzlari, tetralkilamonyum tuzlari (örn, (C3CH3NBF4, (C4PBF4, (C, lityum tuzlari (örn, LiBF4, LiPF6, LiCF3803, LiCIO4, Vb, N-alkil- piridinyum tuzlari, 1,3 bisalkil imidazolyum tuzlari, Vb), Vb. Örnegin LIPF6, LiBF4, LiCF3803, LiCIO4 gibi lityum tuzlari tipik olarak etilen karbonat, dimetil karbonat, dietil karbonat, metil etil karbonat, etil propiyonat, metil propiyonat, propilen karbonat, y- bütirolakton, asetonitril, etil asetat, propil format, metil format, toluen, ksilen, metil asetat veya bunlarin kombinasyonlari gibi organik bir çözücü içinde çözülür. Ultrakapasitörler ve elektrokimyasal hücrelerde kullanilan bilinen herhangi bir elektrolit ve/Veya çözücü, burada açiklanan ultrakapasitör ve elektrokimyasal hücre enerji depolama cihazlarinda kullanilabilir. Lityum-iyon pillerde kullanilan bilinen herhangi bir sulu olmayan çözücü veya bilinen herhangi bir elektrolit burada açiklanan lityum-iyon enerji depolama cihazlarinda kullanilabilir. Ayrica jel polimer elektrolitler ve kati polimer elektrolitler gibi polimer elektrolitler de faydalidir. Jel polimer elektrolitler, poli(etilen oksit) (PEO), poli(Viniliden diflorür), poliVinil klorür, poli(metil metakrilat) ve poli(Viniliden florür-heksafloropropilen) kopolimer) ile bir sivi elektrolitin karistirilmasindan elde edilir. Kati polimer elektrolitler arasinda polietilen oksitler, polikarbonatlar, polisiloksanlar, polyesterler, poliaminler, polialkoller, fiuorpolyrners, liginin, kitin ve selüloz bulunur. Lityum-iyon pillerde kullanilan bilinen herhangi bir jel polimer elektrolit veya bilinen herhangi bir kati hal polimer elektrolit burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda kullanilabilir. Kati hal pillerinde kullanilan kati hal elektrolitleri arasinda inorganik kati elektrolitler (örnegin, sülfür kati hal elektrolit malzemeleri (örn, LiZS-PZS ve LiS-PZS5 -LiI), oksit kati hal elektrolit malzemeleri, nitrür kati hal elektrolit malzemeleri ve halojenür kati hal elektrolit malzemeleri) ve kati polimer elektrolitler (örnegin, polietilen oksitler, polikarbonatlar, polisiloksanlar, polyesterler, poliaminler, polialkoller, fiorpolimerler, liginin, kitin ve selüloz) bulunur. Diger örnekler arasinda NASICON tipi oksitler, gamet tipi oksitler ve perovskit tipi oksitler sayilabilir. Lityum-iyon pillerde kullanilan herhangi bir kati hal elektroliti burada açiklanan enerji depolama cihazlarinda kullanilabilir. Kati hal pillerindeki anot katmani, lityum titanat gibi lityum geçis metal oksitleri, TiOz, Nb2C03 ve W03 gibi geçis metal oksitleri, metal sülfitler, metal nitrürler, grafit, yumusak karbon ve sert karbon gibi karbon malzemeler, metalik lityum metalik indiyum, lityum alasimlari ve benzerleri ile yukarida atifta bulunulan diger anot malzemelerini ihtiva edebilir. Kati hal pillerindeki katot katmani lityum kobaltat (LiCoOz), lityum nikelat (LiNi02), LiNipMnqur02(p+q+r=l), LiNipAlqur02(p+q+r=l), Li1+XMn2_X_yMyO4(X+y=2) ihtiva edebilir, M, Al, Mg, Co, Fe, Ni ve Zn'den en az biri ve lityum metal fosfat LiMnPO4, m, yukarida atifta bulunulan geleneksel katot malzemesi ile birlikte Fe, Mn, C0 ve Ni'den en az Mevcut toplayicilar Al, Cu, Ni, Ti, paslanmaz çelik ve karbonlu malzemeler gibi metaller ihtiva eder. Teoriye bagli kalmak istemeksizin, birömek uzunlukta ve yaklasik %90'dan fazla saflikta grafen nanoseritlerin aktif malzemelerle (yani hem katot hem de anot aktif malzemeler) birömek dagilimi en iyi elektrot performansi için önemli olabilir. Aktif malzemeler içinde esit sekilde dagilmis olan grafen nanoseritler, katot ve anottaki aktif parçaciklarla elektriksel baglantilar kurarak iletkenligi artirabilir ve direnci düsürürken kapasite ve sarj oranlarini artirabilir. Grafen nanoseritler ile katot veya anottaki aktif partiküller arasinda daha kapsamli fiziksel temas, elektrot katmanlarinda daha iyi bir elektrik agi olusturabilir ve bu da daha düsük tabaka direnci ile sonuçlanabilir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin aktif malzemeye (yani hem katot hem de anot aktif malzemeleri) agirlik yüzdesi yaklasik %5'tir. Diger yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin aktif malzemeye (yani hem katot hem de anot aktif malzemeleri) agirlik yüzdesi yaklasik %2.5'tir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nanoseritlerin aktif malzemeye (yani hem katot hem de anot aktif malzemeleri) agirlik yüzdesi yaklasik %l'dir. Bazi yapilandirmalarda, grafen nan0seritlerin aktif malzemeye (yani hem katot hem de an0t aktif malzemeleri) agirlik yüzdesi yaklasik %0.5'dir. Temsili Yapilandirmalar l. Birörnek uzunlukta ve yaklasik %90'dan daha fazla saflikta grafen nanoseritlerdan olusan bir elektrot. 2. Grafen nan0seritlerin yaklasik %95'ten daha fazla saflikta oldugu 1. yapilandirmanin elektrodu. Grafen nan0seritlerin elektrodu. Grafen nanoseritlerin elektrodu. Grafen nan0seritlerin elektrodu. Grafen nan0seritlerin elektrodu. Grafen nan0seritlerin elektrodu. Grafen nan0seritlerin elektrodu. Grafen nan0seritlerin elektrodu. yaklasik %99'dan daha fazla saflikta oldugu 1. yapilandirmanin yaklasik %99.5'ten daha fazla saflikta oldugu 1. yapilandirmanin yaklasik %99.9'dan daha fazla saflikta oldugu 1. yapilandirmanin uzunlugunun yaklasik 20 uM oldugu 1-5 arasi yapilandirmalarin uzunlugunun yaklasik 50 uM oldugu l-5 arasi yapilandirmalarin uzunlugunun yaklasik 100 uM oldugu l-5 arasi yapilandirmalarin uzunlugunun yaklasik 200 uM oldugu l-5 arasi yapilandirmalarin 1-9 arasi yapilandirmalarin elektrodu ayrica bir katot aktif malzeme içerir. Katot aktif malzemesi lityum kobalt oksit, nikel manganez kobalt, nikel kobalt alüminyum oksit, lityum nikel manganez kobalt, lityum nikel kobalt alüminyum oksit, lityum manganez oksit, lityum demir fosfat veya FeZS oldugu yapilandirma lO'un elektrodu. 1-9 arasi yapilandirmalarin elektrodu ayrica bir anot aktif malzeme içerir. Anot aktif malzemesinin grafit, lityum titanat, kalay/kobalt alasimi, silikon veya kati hal lityumu oldugu yapilandirma 12'nin elektrodu. 1-9 arasi yapilandirmalarin bir veya iki elektrotunu içeren bir elektrokimyasal hücre. Elektrot sayisinin bir oldugu ve elektrotun anot oldugu yapilandirma l4'ün elektrokimyasal hücresi. Elektrot sayisinin bir oldugu ve elektrotun katot oldugu yapilandirma l4'ün elektrokimyasal hücresi. Elektrot sayisinin iki oldugu ve bir elektrotun anot ve ikinci elektrotun katot oldugu yapilandirma 14'ün elektrokimyasal hücresi. Anodun ayrica bir anot aktif malzeme içerdigi yapilandirma 15'in elektrokimyasal hücresi. Katodun ayrica bir katot aktif malzemesi içerdigi yapilandirma 16'nin elektrokimyasal hücresi. Anodun ayrica bir anot aktif malzeme ve katodun ayrica bir katot aktif malzeme içerdigi yapilandirma 17'nin elektrokimyasal hücresi. Yapilandirma 17'deki elektrokimyasal hücre, burada katot aktif malzemesi lityum kobalt oksit, nikel manganez kobalt, nikel kobalt alüminyum oksit, lityum nikel manganez kobalt, lityum nikel kobalt alüminyum oksit, lityum manganez oksit, lityum demir fosfat veya FeZS'dir ve anot aktif malzemesi grafit, lityum titanat, kalay/kobalt alasimi, silikon veya kati hal lityumdur. Yapilandirmalar 1-9'un bir veya iki elektrotunu ihtiva eden bir muhafaza; bir anot ve bir katot arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolit; ve katot ve anot arasinda bir ayirici içeren bir lityum- iyon pil. Yapilandirmalar 1-9'a göre bir veya iki elektrot ihtiva eden bir muhafaza; bir anot ve bir katot arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolit; ve katot ve anot arasinda bir ayirici içeren bir lityum- iyon pil. Yapilandirma 23'e göre lityum iyon polimer pil olup, burada polimer elektrolit, jellesmis bir polimer elektrolittir. Yapilandirma 23'e göre lityum iyon polimer pil olup, burada polimer elektrolit, jellesmis bir polimer elektrolittir. Yapilandirmalar 1-9'a göre bir veya iki elektrot ihtiva eden bir muhafaza ve bir anot katmani ile bir katot katmani arasina yerlestirilmis bir kati elektrolit katmani içeren bir kati hal pili. Asagidakileri içeren bir ultrakapasitör: kolektörlerden en az birinin 1-9 arasi yapilandirmalarinin bir veya iki elektrodu ile temas halinde oldugu iki kolektöre bagli bir güç kaynagi; elektrotlar arasina yerlestirilmis bir sivi elektrolit; ve akim elektrotlari arasinda bir Yapilandirma 26'ya göre ultrakapasitör olup, burada ultrakapasitör bir sözde kapasitördür. Son olarak, mevcut bulusun uygulanmasinin alternatif yollari oldugu unutulmamalidir. Buna göre, mevcut yapilandirmalar kisitlayici degil açiklayici olarak degerlendirilmelidir ve bulus burada verilen ayrintilarla sinirli olmayip ekteki istemlerin kapsami ve esdegerleri dahilinde degistirilebilir. Burada atifta bulunulan tüm yayinlar ve patentler bütünüyle referans olarak dahil edilmistir. Asagidaki örnekler sadece açiklama amaciyla verilmistir ve bulusun kapsamini sinirlama amaci tasimaz. ÖRNEKLER Örnek 1: Çok Duvarli CNT'lerin Termogravimetrik Analizi CNT'lerin karbon safligi ve termal kararliligi Termogravimetrik Analizör (TGA), TA instruments, Q5 00 kullanilarak degerlendirilmistir. Numuneler hava atmosferi altinda (Praxair AI NDK) 10 OC/dak hizinda 900 0C sicakliga kadar isitilmis ve sogutulmadan önce 10 dakika boyunca /(tüm karbonlu malzemelerin agirligi + katalizörün agirligi) olarak tanimlanir. Sekil 10, burada açiklanan yöntem ve cihazlarla yapilan çok duvarli karbon nanotüpler için termal kararlilik verilerini gösterir. Burada yapilan çok duvarli karbon nanotüplerin iç çapi yaklasik 5 nm'dir ve 5-8 arasinda duvara sahiptir ve 10 uM ile 200 uM arasinda özellestirilebilir bir uzunluga sahiptir. 400°C'nin altindaki bölgede, amorf karbon ve zayif termal dirence sahip karbonlu malzemeler bozunmustur. Grafikten de görülebilecegi gibi, burada açiklanan yöntem ve cihazlarla yapilan çok duvarli karbon nanotüplerde neredeyse hiç amorf karbon ve karbonlu malzeme bulunmamaktadir. Burada açiklanan yöntem ve cihazlarla yapilan CNT'lerin karbon safligi % karbon safligi %99.4'tür. Örnek 2: Çok Duvarli CNT'lerin Raman Analizi mg CNT, siyahimsi bir çözelti olusturmak için yaklasik 100 mL metanol içinde süspanse edildi. Elde edilen süspansiyon daha sonra, Raman spektrumlari için ince bir CNT tabakasi gerektiginden, CNT'leri süspansiyon içinde homojen bir sekilde dagitmak için yaklasik 10 dakika boyunca sonikasyona tabi tutulmustur. Süspansiyon daha sonra ince bir tabaka olusturmak üzere Si substrat üzerine yayilmistir. Kaplanan Si substrati daha sonra numunedeki dagitici ajani buharlastirmak için 130 OC'de 10 dakika firina yerlestirilmistir. Raman spektrumlari daha sonra 532 nm lazer radyasyonu, 50s entegrasyon, 10X objektif ve 24mW lazer ile bir Theimos Nicolet Dispersive XR Raman Mikroskobu ile kaydedilmistir. D ve G bant yogunluklarinin orani genellikle CNT'lerin yapisal mükemmelligini dogrulamak için bir teshis araci olarak kullanilir. Sekil 11, burada açiklanan yöntem ve cihazlarla yapilan çok duyarli karbon nanotüplerin (düz çizgi) ve ticari olarak temin edilebilen CNT'lerin (kesikli çizgi) Raman spektrumlarini gösterir. Burada açiklanan yöntem ve cihazlarla yapilan çok duyarli karbon nanotüplerin ID/IG ve IG/IG orani sirasiyla 0.76 ve 0.44 iken, ticari olarak temin edilebilen CNT'ler için ayni oranlar sirasiyla 1.27 ve 0.4'tür. Yukarida belirtilenler, burada açiklanan yöntem ve cihazlarla üretilen çok duvarli karbon nanotüplerin diger yöntemlerle üretilenlere kiyasla daha yüksek kristallige sahip oldugunu ve termal kararlilik verileriyle uyumlu oldugunu gösterir. Örnek 3: Çok Duyarli GNR'lerin Raman Analizi CNT'lerin karbon safligi ve termal kararliligi TermograVimetrik Analizör (TGA), TA instruments, Q500 kullanilarak degerlendirilmistir. Numuneler hava atmosferi altinda (Praxair AI NDK) 10 OC/dak hizinda 900 0C sicakliga kadar isitilmis ve sogutulmadan önce 10 dakika boyunca /(tüm karbonlu malzemelerin agirligi + katalizörün agirligi) olarak tanimlanir. Sekil 13, burada açiklanan yöntemlerle yapilan GNR'lere yönelik termal kararlilik verilerini gösterir. Üretilen GNR'ler 10 uM ile 200 uM arasinda özellestirilebilir bir uzunluga sahiptir. 400°C'nin altindaki bölgede, amorf karbon ve zayif termal dirence sahip karbonlu malzemeler bozunmustur. Grafikten de görülebilecegi gibi, burada açiklanan yöntem ve cihazlarla yapilan GNR'lerde neredeyse hiç amorf karbon ve karbonlu malzeme bulunmamaktadir. Karbon safligi %99.2'den fazladir. Örnek 4: GNR'lerin Raman Analizi mg CNT, siyahimsi bir çözelti olusturmak için yaklasik 100 mL metanol içinde süspanse edildi. Elde edilen süspansiyon daha sonra, Raman spektrumlari için ince bir CNT tabakasi gerektiginden, CNT'leri süspansiyon içinde homojen bir sekilde dagitmak için yaklasik 10 dakika boyunca sonikasyona tabi tutulmustur. Süspansiyon daha sonra ince bir tabaka olusturmak üzere Si substrat üzerine yayilmistir. Kaplanan Si substrat daha sonra numunedeki dagitici ajani buharlastirmak için 130 OC'de 10 dakika boyunca bir firina yerlestirilir. Raman spektrumlari , sekilde gösterildigi gibi, daha sonra 532 nm lazer radyasyonu, 50s entegrasyon, 10X objektif ve 24mW lazer ile bir Theimos Nicolet Dispersive XR Raman Mikroskobu ile kaydedilmistir. D ve G bant yogunluklarinin orani genellikle CNT'lerin yapisal mükemmelligini dogrulamak için bir teshis araci olarak kullanilir. Sekil 12, burada açiklanan yöntemlerle yapilan GNR'lerin Raman spektrumlarini gösterir (düz çizgi). Burada açiklanan yöntemlerle yapilan GNR'lerin IZD/IG ve ID/IG degerleri sirasiyla 0.6 ve 0.75'tir; bu da standart grafen imzasini gösterir ve kimyasal çözme isleminden kaynaklanan minimum kusurlari gösterir. Örnek 5: Grafen Nanoseritlerin Çözelti Dispersiyonlarinin Hazirlanmasi 1.0 g GNR plastik veya cam bir siseye eklenir ve ardindan 99.0 g çözücü (öm. su, N-metil pirolidon, dimetil formamid, dimetil asetik asit, Vb.) eklenerek sivi bir dispersiyon elde edilir ve sise sikica kapatilir. Sise çalkalanir ve bir ultrasonikatöre yerlestirilir ve 30-60 dakika boyunca sonikasyona tabi olur. Yukaridaki islem, toplam sonikasyon süresi yaklasik 3 saat olacak sekilde tekrarlanir. Sonikasyon tamamlandiktan sonra sisede Viskoz bir macun olusmustur. Sisenin içerigi herhangi bir elektrot malzemesiyle karistirilmadan önce kuvvetlice çalkalanmalidir. Örnek 6: Akiskan Yatakli Reaktörlerde Hazirlanan CNT'lerin SEM Görüntüleri ile Bu Uygulamada Açiklanan Yöntem ve Cihazlarin Karsilastirilmasi Sekiller 18, 19A ve 19B'de gösterilen görüntüleri elde etmek için taramali elektron mikroskobu ("SEM") için standart prosedürler kullanilmistir. Sekil 18'deki SEM görüntüsü, bir standart akiskan yatakli reaktör prosedürü ile hazirlanan CNT'lerin kusurlarini gösterir. Sekil 18'de gösterilen CNT'lerdeki dogrusallik eksikligi, C6 halka yapisinda düzenlenmemis karbon atomlarina sahip kusurlu bölgelerin göstergesidir. Burada açiklanan yöntem ve prosedürlerle hazirlanan CNT'ler Sekiller 19A ve 19B'de gösterilir. Özellikle, Sekiller 19A ve 19B, burada açiklanan yöntem ve prosedürlerle hazirlanan CNT'lerin daha az kusurlu bölgeye sahip daha dogrusal yapilar oldugunu gösterir. Buna göre, burada açiklanan yöntem ve prosedürlerle hazirlanan CNT'ler, standart prosedürlerle hazirlanan CNT'lerden daha üstün elektriksel ve termal iletkenlige ve mekanik dayanima sahiptir. Örnek 7: Elektrot Üretimi Aktif elektrot malzemesi (örnegin lityum, nikel, kompozitler, Vb.) içeren tozlar, Örnek 4'te hazirlanan GNR dispersiyonlari ve baglayici malzemelerle karistirilarak bir elektrot bulamaci olusturulur. Bulamaç, kati bir elektrot kaplamasi olusturmak için 150 0Üye kadar sicakliklarda tutulan bir isi kaynagindan geçirilen folyo üzerine yayilir. Rulo daha küçük parçalar halinde kesilir ve bunlar daha sonra tek tek batarya elektrot segmentleri saglamak için bir kalip tarafindan damgalanir. Ayri elektrot segmentleri yalitkan katmanlarla sarilir ve geleneksel yöntemlerle elektrot yiginlari olusturmak üzere birlestirilir. Elektrot yiginlari daha sonra bir elektrolit çözeltisi enjekte edilen bir kese hücresi olusturmak üzere geleneksel yöntemlerle elde edilen neme dayanikli bir bariyer malzemesinin içine yerlestirilir. Elektrolite doymus kese hücresi daha sonra isi ve vakum uygulanarak kapatilir. Örnek 8: Gralît Anotlu Si Parçaciklari Bulamacinin (%20) SEM Görüntülerinin %0.5 GNR Ihtiva eden Nikel Manganez Kobalt Katot Parçaciklari Bulamaci ve %1.5 GNR Ihtiva eden Nikel Manganez Kobalt Anot Parçaciklari Bulamaci ile Karsilastirilmasi Aktif partiküllü elektrot bulamaçlari Örnek 7'de açiklandigi gibi hazirlanmistir. Sekiller 20, 22 ve 19B'de gösterilen görüntüleri elde etmek için taramali elektron mikroskobu ("SEM") için standart prosedürler kullanilmistir. Sekil 20'de görülebilecegi gibi, SEM ile bulamaçtaki Si partikülleri (%20) arasinda çok az elektriksel baglanti görülebilir. Buna karsilik, Sekil 21 ve 22'de, % ihtiva eden bulamaçtaki nikel manganez kobalt katot partikülleri arasinda GNR'lerin (20 uM uzunluk ve %99 saflik) aracilik ettigi kapsamli baglanti gözlemlenebilir. Dolayisiyla, GNR katki maddeleri, yüksek elektronik difüzyona izin veren ve bu aktif partiküllerin katot ve anotta iyonlari depolama kabiliyetini artiran aktif elektrot partiküllerinden olusan birörnek bir elektrik agi olusturulmasina yardimci olabilir. Örnek 9: Elektrot Katmanindaki Aktif Parçacik Bulamaçlarinin GNR Katki Maddeleri Araciligiyla Gelistirilmis Elektronik Iletkenligi Aktif partiküllü elektrot bulamaçlari Örnek 7'de açiklandigi gibi hazirlanmistir. Sekil 24'te gösterilen görüntüleri elde etmek için taramali elektron mikroskobu ("SEM") için standart prosedürler kullanilmistir. Sekil 24'te gösterildigi gibi, %0.5 GNR içeren bulamaçtaki Si anot partikülleri (%20) arasinda GNR'lerin (20 uM uzunluk ve %99 saflik) aracilik ettigi kapsamli baglanti gözlemlenebilir. Bu baglantinin elektrot iletkenligi üzerindeki etkisi daha sonra ince bir elektrot tabakasi üzerinde prob olarak keskin ignelerin kullanildigi 4 noktali prob yöntemiyle tabaka direncinin ölçülmesiyle incelenmistir. Dört noktali bir prob, her bir prob arasinda esit aralik bulunan bir hat üzerinde dört elektrik probundan olusur ve distaki iki prob üzerine bir akim (I) uygulayarak ve içteki iki prob arasinda ortaya çikan voltaj düsüsünü ölçerek çalisir. Distaki iki prob arasinda bir DC akimi zorlanir ve bir voltmetre içteki iki prob arasindaki voltaj farkini ölçer. Özdirenç geometrik faktörlerden, kaynak akimindan ve voltaj ölçümünden hesaplanir. Bu test için kullanilan alet düzeni, dört noktali kollineer probun yani sira bir DC akim kaynagi ve hassas bir voltmetre ihtiva eder. Kontrol yazilimi ile birlikte çoklu kaynak ölçüm ünitelerine sahip entegre bir parametre analizörü, çok yüksek dirençli yari iletken malzemeler de dahil olmak üzere çok çesitli malzeme dirençleri için kullanilabilir. Farkli iletken katki maddelerine sahip bir silikon anodun (%20 Si) tabaka direncinin ölçümü Sekil 23'te gösterildigi gibi gerçeklestirilmistir. Katki maddesi içermeyen veya %5 karbon siyahi içeren bir silikon anodun (%20 Si) tabaka direnci Sekil 23'te yaklasik 0.10 ohm/sq'nun üzerindedir. Buna karsilik, % tabaka direnci sirasiyla 0.05 ohm/sq veya 0.04 ohm/sq'dan azdir. GNR'ler ve aktif elektrot partikülleri arasinda Sekil 24'teki SEM görüntülerinde gösterilen daha büyük yüzey temasi, daha düsük tabaka direnci ile sonuçlanir ve böylece elektrotun elektrik iletkenligini artirir. Örnek 10: GNR Katkili Katotlarla Kese Hücresi Döngüsü Döngü ömrü testi asagidaki sekilde gerçeklestirilmistir. Örnek 7'de açiklandigi gibi hazirlanan katot kese hücresi, üç saatlik bir süre boyunca 30°C'de tamamen sarj edilmistir (C/3). Ardindan hücre üç saatlik bir süre boyunca 30°C'de tamamen bosaltilmistir. Bu adimlar, her desarj kapasitesi kaydedilerek 100 döngü boyunca tekrarlanmistir. Kapasite tutma orani, her döngüdeki desarj kapasitesinin adim 2'deki kapasiteye bölünmesiyle hesaplanmistir. %l.0 GNR (20 uM uzunluk ve %99 saflik) ihtiva eden nikel manganez kobalt katotlu ve grafit anotlu alti hücreye ait veriler, nikel manganez kobalt katot partiküllü ve karbon siyahli grafit anotlu 5 hücreye ait verilerle karsilastirilmis ve Tablo 1'de gösterilmistir. Nikel manganez kobalt katot parçaciklari ve %10 GNR ihtiva eden nikel karbon siyahi içeren grafit anot manganez kobalt katot partikülleri ve grafit anot Kapasite Kapasite Kapasite Iyilestirrnesi (%) %19.2 %10.9 %11.1 Yukarida gösterildigi gibi, nikel manganez kobalt katot %1.0 GNR (20 uM uzunluk ve %99 saflik) içerdiginde kapasitede önemli bir gelisme gözlenmistir. Örnek 11: GNR Katkili Anotlarla Kese Hücresi Döngüsü Döngü ömrü testi asagidaki sekilde gerçeklestirilmistir. Örnek 7'de açiklandigi gibi hazirlanan anot kese hücresi, üç saatlik bir süre boyunca 30°C'de tamamen sarj edilmistir (C/3). Ardindan hücre üç saatlik bir süre boyunca 30°C'de tamamen bosaltilmistir. Bu adimlar, her desarj kapasitesi kaydedilerek 100 döngü boyunca tekrarlanmistir. Kapasite tutma orani, her döngüdeki desarj kapasitesinin adim 2'deki kapasiteye bölünmesiyle hesaplanmistir. Nikel manganez kobalt katot parçaciklari ve % ihtiva eden grafit anotlu alti hücre ve nikel manganez kobalt katot ve %0,5 GNR (20 uM uzunluk ve %99 saflik) ihtiva eden grafit anotlu alti hücre için veriler nikel manganez kobalt katotlu ve karbon siyahli grafit anotlu 5 hücreye ait verilerle karsilastirilmis ve Tablo 3'te gösterilmistir. Nikel manganez kobalt katot Nikel manganez kobalt Nikel manganez kobalt parçaciklari ve karbon siyahi içeren katot parçaciklari ve %0.5 katot parçaciklari ve %1.0 grafit anot GNR ihtiva eden bir grafit GNR ihtiva eden bir grafit Kapasite Kapasite Yukarida gösterildigi gibi, grafit anot %0.5 (20 uM uzunluk ve %99 saflik) veya %1.0 GNR (20 uM uzunluk ve %99 saflik) içerdiginde kapasitede önemli bir iyilesme gözlenmistir. Örnek 12 GNR Katkili Süper Kapasitörlerin Optimizasyonu Süperkapasitörler geleneksel yöntemlerle yapilmistir. Sekil 25, süperkapasitörün karbon siyahi elektrotlarindan birinin %l.0 GNR (20 uM uzunluk ve %99 saflik) içerdigi durumdaki kapasitans sonuçlarini gösterir. Egrinin bulundugu alan (yani kapasitans), Sekil 26'da gösterildigi gibi %10 GNR'ler dahil edildiginde elektrot katman kalinligi arttikça artar. Buna karsilik, GNR'ler elektroda dahil edilmediginde, egri içindeki alan (yani kapasitans) Sekil 26'da gösterildigi gibi yaklasik 200 um'de plato çizer. Kapasitans, elektrot tabakasi kalinligi ve elektrotta GNR'lerin varligi veya yoklugu arasindaki iliski Sekil 27'de özetlenmistir. Yukaridaki sonuçlar, bir süperkapasitördeki karbon siyahi elektroda %1 GNR eklenmesinin cm2 basina kapasitansta üç kat artisa yol açtigini gösterir. Bu sonuçlar, kapasitör basina daha az metal katman ile daha yüksek enerji yogunlugu ve katman basina daha yüksek kapasitans ile daha kalin elektrot katmanlari saglayabilir. TR