Kobalt katkılanmış lityum içerme bileşiklerinin sentezi karakterizasyonu ve doldurulabilir lityum piller

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye

Tez Danışmanı: Tevfik Rıza Kök

Tezin Onay Tarihi: 2003

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: Diğer

Özet:

Spinel yapıya sahip LİM112O4 bileşiği, ucuz olması, çevre zarar vermemesi veya çok az zarar vermesi ve kolay sentezlenebilmesi nedeniyle doldurulabilir lityum pillerde katot aktif maddesi olarak kullanılma potansiyeline sahiptir. Buna rağmen LiMmCVin katot aktif maddesi olarak kullanıldığı pillerin kapasitesi dolma-boşalma çevrim sayısı arttıkça azalmaktadır. Bu çalışmada kapasite kaybını önlemek için LiMn2O4 bileşiğindeki Mn iyonlarının bir kısmı bazı metal iyonları ile değiştirildi. Bu amaçla LiMn2O4 ve LiCo0,05MyMn1,95-yO4 (M: Al, Mg, Ni, Zn ve Cu; y= 0,05 ; 0,10) bileşikleri düşük sıcaklıkta sol-jel metodu ile sentezlendi. Sentezlenen bileşikler AAS, alev fotometresi ve X-ışmları toz difraksiyonu yöntemleriyle karakterize edildi. Karakterize çalışmaları, sentezlenen bileşiklerin saf ve hepsinin anaç bileşik olan LiMnıCU ile aynı yapıya sahip olduğunu gösterdi. Elektrokimyasal çalışmalar oda sıcaklığında argon çemberinde kurulan silindir şeklinde ve teflon gövdeli iki elektrotlu hücreler kullanılarak yapıldı. Katot, ağırlıkça %85 aktif madde (LiMn204 ve LiCo0,05MyMn1,95-yO4), elektronik iletkenlik sağlamak için % 10 grafit ve bağlayıcı olarak % 5 polytetrafluoroethylene (PTFE) den oluşmaktadır. Katot karışımı, alüminyum folye sarılı 13 mm yarıçapında paslanmaz çelik ızgara üzerine yayılarak 6 ton basınç altında tablet haline getirildi. Anot olarak lityum çubuktan kesilen 13 mm çapındaki bir lityum parçası, elektrolit olarak propilen karbonatta hazırlanmış 1 M LİCIO4 çözeltisi ve ayırıcı olarak da cam filtre kullanıldı. Hazırlanan hücrelere 3.3-4.5V gerilim aralığında ve 0,3 mA/cm2 akım yoğunluğunda 20 dolma- boşalma çevrimi otomatik olarak uygulandı. Elde edilen sonuçlara göre LiMn204 bileşiğindeki Mn3+ iyonu yerine bazı metal iyonlarının girmesi durumunda hücrelerin başlangıç kapasitesinin azaldığı buna karşın çevrim performansının iyileştiği bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Doldurulabilir Lityum Piller, LiMn2O4