Development of ti-based materials for li-ion and na-ion batteries

Abstract

Bu doktora tez projesinde, Vanadyum katkılaması ile Li-iyon ve Na-iyon pilleriçin Titanyum bazlı anot malzemeleri incelenmiştir. Bu kapsamda, Li4Ti5-xVxO12, Li2Ti3-xVxO7, Li2Ti6-xVxO13, Na4Ti5-xVxO12, Na2Ti3-xVxO7 ve Na2Ti6-xVxO13 x=(0, 0.025, 0.05,0.1, 0.15) anot malzemeleri katı-hal reaksiyon ve iyon-değişim yöntemleri ile başarılıbir şekilde üretilmiştir. Anot malzemelerin yapısal özellikleri ve pil performanslarıdetaylı bir şekilde incelenmiştir. XRD sonuçları, düşük seviyelerde V değiştirmesi ileana fazların korunduğunu göstermiştir. Buna ek olarak Na-bazli malzemelerde nano-teloluşumu gözlemlenmiştir. Raman spektrum analizleri, 1000 döngü sonrasında pillerinanot malzemelerinin bağ yapılarında deformasyon olduğunu göstermiştir.Sonuç olarak, Li4Ti5O12, Li2Ti3O7 ve Na4Ti5O12 anot malzemeleri ile üretilenpillerde, sistemlere yapılan düşük V katkılamaları ile pil ömrü ve pil kapasitelerindeartış sağlanmıştır.

In this Ph.D. thesis project, Titanium-based anode materials for Li-ion and Naionbatteries by vanadium doping in the system was investigated. Li4Ti5-xVxO12, Li2Ti3-xVxO7, Li2Ti6-xVxO13, Na4Ti5-xVxO12, Na2Ti3-xVxO7 and Na2Ti6-xVxO13 x=(0, 0.025,0.05, 0.1, 0.15) anode materials have been fabricated successfully via solid state reactionand ion exchange methods. The structural properties and battery performance of theanode were investigated in detail. XRD results of the samples showed that the mainphase was protected for low V substitution in the system. In addition of this, It wasobserved a nanorod formation in Na-based anode materials. The structural properties ofthe anode materials after 1000 cycles of the battery cells were showed that the boundstructure of the ions in the unit cell were deformed according to Raman spectra of thesamples.As a conclusion, it was found that the capacity and battery life of the cellfabricated by Li4Ti5O12, Li2Ti3O7 and Na4Ti5O12 anode materials were improved by lowlevel V-doping in the systems