Lityum iyon piller için lityum demir silikat katot üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Lityum iyon pillerin 1990' larda Sony şirketi tarafından ticarileştirilmesi sonrası, taşınabilir mobil cihazlar ve iletişim devrimi insanlığın yaşam şeklini değiştirdi. Uzmanlar benzer şekilde önümüzdeki 10 yılda elektrikli araçların da hızlı bir şekilde içten yanmalı araç satış miktarlarını geçeceğini öngörmektedir. Bu sebeple lityum iyon pillere çok fazla talep olmasına rağmen maliyet, güvenlik ve enerji yoğunluğu açısından hala çözülemeyen bir sorun olarak durmaktadır. Bu çalışmada, lityum iyon pillerin kapasite ve çevrim ömrünü doğrudan etkileyen katot elektrotuna odaklanılmıştır. İçerdiği demir ve silisyum elementleri ile doğada kolayca bulunabilen ve yüksek teorik kapasitesi sebebiyle araştırmacıların ilgisini çeken lityum demir silikat katot tozunun sentezi ve karakterizasyonu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, katı hal sentezi yöntemiyle üretilen lityum demir silikat tozu için karbon miktarı, sıcaklık, süre, tane boyutu ve faz saflığı üzerine derinlemesine bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sonucunda indirgeyici amaçlı kullanılan karbon miktarı, sentez sıcaklığı ve süresi, karıştırma ortamının faz saflığı ve pil kapasitesini ciddi oranda etkilediği sonucuna varılmıştır. Ayrıca sentezlenen lityum demir silikat katot tozu ile kese tipi yarım hücre üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen yarım hücre pillerin elektrokimyasal deneyleri gerçekleştirilerek, C/30 çevrim hızında 122 mAh/g kapasite elde edilmiştir.