Akademik Veri Yönetim Sistemi
ATEŞ H. (Yürütücü), CANDEMİR D., AKYILDIZ Ö.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, BAP Doktora, 2023 - Devam Ediyor
Fosil yakıtlarının hızla tükenmesi ve neden olduğu çevre sorunları konusundaki endişelerin artmasıyla, enerjinin sürdürülebilir ve yenilenebilir kaynaklarından elde edilmesi arzu edilmeye başlanmış ve eş zamanlı olarak çevre dostu enerji depolama sistemlerinin de geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar başlatılmıştır. Çok sayıdaki alternatif enerji depolama sistemleri arasında şarj edilebilir piller, ölçek esnekliği, ekonomiklik, taşınabilirlik ve diğer enerji depolama teknolojilerine kıyasla enerji depolama verimliliği nedeniyle büyük ilgi görmektedir. En umut verici şarj edilebilir pil sistemi olarak, yüksek enerji yoğunluğuna sahip lityum iyon bataryalar taşınabilir elektronik cihazlarda ve elektrikli araçlarda yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. LiCoO2 katot aktif malzemeli Li-iyon bataryalar ticari olarak kullanılan ilk pil çeşitlerinden biridir. Ancak kobalt kaynağının sınırlı olması ve küresel olarak eşit bir şekilde dağılmamış olması tedarik zincirinde istikrarsızlığa neden olmakta; yüksek toksisite ve saflaştırma zorluğu da kobalt içeren katot malzemelerinin gelişimini engellemektedir. Bu nedenle kobalt içermeyen, daha düşük maliyetli, daha az toksik olan LiNiO2 gibi nikel açısından zengin katot aktif malzemeler önemli bir araştırma hedefi haline gelmiştir. Ancak, LiNiO2’de de termal bozunma, alkali bileşik oluşturma, mikro çatlak gelişimi ve zayıf arayüz stabilitesi gibi bazı kusurlar görülmektedir. Bu kusurları önleyebilmek amacıyla katkılama, yüzey modifikasyonu gibi tekniklerle performanslarının iyileştirilmesine yönelik sayısız çalışma yürütülmektedir. Yapılan araştırmalardan alüminyumun, pilin yapısal ve termal stabilitesini geliştirdiği, zirkonyumun da döngü stabilitesini iyileştirdiği ve spesifik kapasiteyi arttırdığı bilinmektedir. Ayrıca birlikte takviye edildiklerinde de yapıdaki katyon karışım derecesinin ve mikro çatlak oluşumunun önemli ölçüde azaldığı rapor edilmiştir. Bununla birlikte lityum esaslı Li2-2B2O3 (LBO) kaplamalar da, iyi ıslatma, homojen kaplama ve iyi iyonik iletkenlik sergilemesinden dolayı yüzey modifikasyonu çalışmalarında popüler bir aday haline gelmiştir. Tüm bu çalışmalar ışığında bu doktora tez projesi kapsamında da kobalt içermeyen, Al ve Zr katkılı Li[LiaNibAlcZrd]O2 (NAZ-LBO, a+b+c+d=1 mol) katot malzemesi katı hal katkılama yöntemi ile sentezlendikten sonra farklı kompozisyon ve kalsinasyon parametrelerinde LBO ile kaplanarak çeşitli karakterizasyon testlerine (XRD, SEM-EDS, XPS, TEM) tabi tutulacaktır. Bu işlemlerin ardından malzemenin CR2032 tipi prototip yarım pil hücresine katot malzemesi olarak yerleştirilmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmektedir.