Katı hal li iyon pillerinin üretimi ve elektrokimyasal karakterizasyonu

Abstract

Günümüzde artan hava kirliliği ve doğal kaynakların tükenmesi çevreci ve temiz alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesini zorunluluk haline getirmektedir. Bu konuda yoğun çalışmalar olmakla birlikte, mevcut araştırmaların odaklandığı yaklaşımların başında batarya sistemleri gelmektedir. Uzun yıllardır pek çok cihazda kullanılan klasik pil/batarya sistemlerinin daha büyük sistemlere (otomobil v.b.) adapte edilmesi için geliştirilmeleri ve daha verimli hale getirilmesi gerekmektedir. Bu noktada, Lityum-iyon pil sistemleri, yeni nesil araçlar için alternatif güç aktarma organları olma potansiyeline sahiptir. Yaklaşık kırk yıllık bir geçmişe sahip olan Li-iyon pil teknolojisi, otuz yıla yakın süredir ticari bir ürün olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerin geliştirilmesine yönelik çalışmalar, sıvı elektrolitler yerine katı elektrolitlerin kullanımının avantajlarını ortaya koymuştur. Katı hal elektroliti kullanılarak, pil ısı kaçağı veya tutuşmaya karşı güvenlidir ve ek bir güvenlik sistemine gerek duyulmaz. Bu nedenle, işlem maliyetini düşürürken daha yüksek hacimsel enerji yoğunluğu elde edilebilir. Bu tez çalışmasında Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 (LATP) katı elektrolit cam seramikleri geleneksel ergitme-döküm yöntemine alternatif olabilecek sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Elde edilen LATP malzemesinin karakterizasyonu ve pil performansı ticari NMC katotlar kullanılarak değerlendirilmiştir.

Increasing air pollution and depletion of natural resources It makes the development of environmentally friendly and clean alternative energy resources imperative. Although there are intensive studies on this subject, the main focus of current research is on battery systems. For many years it has to be developed and more efficient to adapt conventional battery / battery systems used on many devices to larger systems (automobile, etc.). At this point, Lithium-ion battery systems have the potential to be an alternative powertrain for new generation vehicles. Li-ion battery technology, which has a history of nearly forty years, has been used as a commercial product for nearly thirty years. Studies to develop these systems have demonstrated the advantages of using solid electrolytes instead of liquid electrolytes. Using solid state electrolyte, the battery is safe against heat leakage or ignition and no additional safety system is required. Therefore, a higher volumetric energy density can be obtained while lowering the processing cost. In this thesis Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 (LATP) solid electrolyte glass ceramics were synthesized by the sol-gel method which may be an alternative to the traditional melting-casting method. The characterization and battery performance of the obtained LATP material were evaluated using commercial NMC cathodes.