Kristalografik yönlenmenin Li(1+x)AlxTi(2-x)(PO4)3 katı elektrolitlerinin iyonik iletkenliğine etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, lityum iyon katıhal pillerinde kullanım potansiyeline sahip Li(1+x)AlxTi(2-x)(PO4)3 (LATP) katı elektrolit malzemesinin iyonik iletkenliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda LATP malzemesinde iyonik iletkenliğin kristalografik yöne bağlı olarak değişimi incelenmiş ve manyetik hassasiyet özelliğinden yararlanarak kristallerin yüksek iyonik iletkenlik özelliği gösterdiği yönde yönlendirilmesi hedeflenmiştir. Cam ve cam-seramik LATP katı elektrolit malzemeleri eriyik ani soğutma ve ısıl işlem yöntemleriyle üretilmiştir. Seramik LATP katı elektrolit malzemesi ise katıhal reaksiyonu ile üretilen LATP tozlarının 0 T ve 12 T manyetik alan altında slip döküm tekniği ile üretilmiştir. Üretilen numunelerin yığınsal yoğunlukları Arşimet’in sıvıya daldırma prensibi esas alınarak belirlenmiştir. Faz ve kimyasal analizler XRD ve EDX yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Manyetik alan altında üretilen numunelerde meydana gelen kristalografik yönlenme XRD analizlerinin Lotgering Faktörü kullanılarak irdelenmesiyle hesaplanmıştır. Mikro yapı incelemeleri taramalı elektron mikroskobuyla gerçekleştirilmiş ve son olarak iyonik iletkenlik değerleri elektrokimyasal empedans spektrumu yöntemiyle ölçülmüştür. Yapılan çalışmalar sonucunda LATP kristallerinin %78 oranında c-ekseni boyunca yönlendirilmesi sağlanarak iyonik iletkenlik değeri, rastgele yönlenmiş polikristalin malzemeye kıyasla, yaklaşık 10 kat artırılabilmiştir.