Polianyon bazlı lityum mangan borat ve lityum demir fosfat katot aktif maddelerinin sentezi, fiziksel ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Enerji sektöründeki hızlı gelişmeler sonucu, yüksek enerjinin elde edilebildiği şarj edilebilen lityum pilleri önem kazanmıştır. Bu pillerde kullanılan katot materyaller de en önemli konulardan biridir. Bu çalışmada, lityum ve lityum iyon/polimer pillerinde kullanılmak üzere katot aktif maddeler sentezlenmesi ve bu maddelerin fiziksel ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi hedeflenmiştir. Lityum mangan borat katot materyali katı hal sentez yöntemiyle sentezlenirken, lityum demir fosfat hidrotermal sentez yöntemiyle sentezlenmiştir. Lityum mangan borat maddesinde karbonun ve borun etkisi incelenmiştir. Karbonun malzeme üzerinde olumlu etkiye sahip olduğu ve bor miktarının değişmesiyle yapıda iletkenlik ve kapasite değerlerinde değişiklikler olduğu tespit edilmiştir. Lityum demir fosfat maddesi için ise, farklı sıcaklıklardaki sinterlemenin etkisinin spesifik kapasitenin etkisi incelenmiştir. Yüksek sıcaklıkla birlikte spesifik kapasitenin yükseldiği gözlemlenmiştir. Ayrıca 700°C'de sentezlenen materyallerin biri için sukroz ve diğeri için sitrik asit kullanılmıştır. Sitrik asit içeren maddenin tanecik boyutunun daha küçük ve elektrokimyasal performansının daha iyi olduğu sonucu elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara bağlı olarak hazırlanan kompozit maddelerin lityum iyon/polimer pillerinde katot elektrot olarak kullanılabileceği görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Lityum Pil, Katot Materyal, Spesifik Kapasite, Lityum Mangan Borat, Lityum Demir Fosfat.

As a result of rapid developments in energy sector, high energy obtainable rechargeable lithium batteries have become vital. Cathode materials used in these batteries are also one of the important issues. In this study, it?s aimed to synthesize of cathode active materials and investigate their physical and electrochemical properties to be use lithium and lithium ion/polymer batteries. While lithium manganese borate materials were synthesized by solid state synthesis method, lithium iron phosphate were synthesized by hydrothermal synthesis method. Effect of carbon and boron was analyzed on lithium manganese borate material. It?s determined that carbon has positive effect on material and conductivity and specific capacity changes by changing the amount of boron. Effect of different sintering temperature was investigated for LiFePO4. It?s observed that specific capacity increase at high temperatures. Besides, sucrose was also used for one of the material, citric acid was used for the other material, at 700°C. It?s obtained that particle size of the material containing citric acid was smaller and its electrochemical performance was better. Depending on these results, it?s seen that prepared composite materials can be used in lithium ion/polymer batteries.Keywords: Lithium Battery, Cathode Material, Specific Capacity, Lithium Manganese Borate, Lithium Iron Phosphate.