Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Süleyman Yıldız
Danışman: Şaban Patat
Özet:
Ticari lityum iyon pillerin
çoğunda yüksek voltaj değerine ulaşmak için grafit esaslı karbon anotlar
kullanılmaktadır. Grafit esaslı karbon anot, düşük voltaj değerinde (Li/Li+’a
karşı <0.2V) elektrot yüzeyinde katı/elektrolit ara yüz tabakasının oluşması
sırasında elektron ve Li+ iyonlarının tersinmez olarak harcanması,
lityumun dallı büyüyerek kısa devre ve güvenlik riski oluşturması nedeniyle yüksek akım yoğunluğu
uygulamaları için uygun değildir.
Lityum iyon pillerde en
önemli problem olan güvenlik riskini ortadan kaldırmak için titanyum esaslı
anot aktif maddeler ile ilgili çalışmalart yapılmaktadır. Son zamanlarda grafit
anoda alternatif olarak şarj/deşarj sırasında hacim değişimi çok az, güvenli ve
Li4Ti5O12 anoda göre yüksek kapasite (229 mAh
g-1) ve düşük voltaj platosuna (0.7V, Li/Li+ elektroda
karşı) sahip olan spinel Li2ZnTi3O8 anot aktif maddesine
olan ilgi artmıştır. Ancak Li2ZnTi3O8 anot aktif
maddesi, yüksek voltaj polarizasyonu ve düşük akım yoğunluğuna neden olan düşük
elektronik ve iyonik iletkenliğe sahiptir. Ti esaslı anot aktif maddelerin
iyonik ve elektronik iletkenliğini artırmak için tanecik boyutu küçültme,
iletken madde ile kaplamai başka elementler katkılama ve yüzey modifikasyon
yöntemleri kullanılmaktadır.
Bu
çalışmada karbon kaynağı olarak ilk defa grafern, çok duvarlı karbon nanotüp ve
PEG-4000 kullanarak katı hal metodu ile Li2ZnTi3O8/C
kompoziti sentezlendi. Sentezlenen maddenin
kristal yapısı, morfolojisi ve elektrokimyasal özellikleri; X ışını toz
kırınımı metodu, taramalı elektron mikroskobu, iletkenlik ve sabit akımda
şarj/deşarj ölçümleri ile araştırıldı. Sabit akımda şarj/deşarj ölçümleri
0.02-3.0V aralığında oda sıcaklığında gerçekleştirildi.
Elektrokimyasal sonuçlar
Li2ZnTi3O8/C kompozit anot aktif maddesinin Li2ZnTi3O8
anot maddesine göre daha yüksek spesifik kapasite ve akım yoğunluğuna sahip
olduğunu göstermiştir. Araştırılan anot aktif maddeler arasında karbon kaynağı
olarak grafen ve çok duvarlı karbon nanotüp kullanarak sentezlenen Li2ZnTi3O8/C
kompozit anot aktif maddesinin en iyi elektrokimyasal özellik gösterdiği
bulunmuştur. Li2ZnTi3O8/C kompozit anot aktif
maddesinin elektrokimyasal özelliğinin iyi olması, tanecik boyutu küçülmesi ve
iletkenlik artışı arasındaki sinerjik etki ile açıklanabilir.