Lityum iyon piller için limo2 (M: Co, Ni, Mn, V) nanoyapıların sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, lityum iyon pillerde katot aktif maddesi olarak kullanılan LiMO2 (M: Co, Ni, Mn, V) yapıları sentez ve karakterize edilerek, bu yapılar için optimum oluşma şartları belirlenmiştir.LiMO2 yapıları sentezlemek amacıyla katıhal reaksiyon tekniği kullanılmıştır. Bu işlem için LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 ve LiV3O8 öncül tozları stokiyometrik oranlarda karıştırıldıktan sonra agat havanda yaklaşık 40-60 dk aralığında ezilerek homojen bir karışım elde edilmiştir. Elde edilen bu karışımlar tablet haline getirildikten sonra farklı sıcaklık ve ortamlarda ısıl işleme tabi tutulmuşlardır.Bu çalışmada ilk olarak LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 ve LiV3O8'e ait öncül tozların termal stabilitesi TGA/DTA analizi ile incelenerek bu tozlara ait bozunma ve oluşma sıcaklıkları tayin edilmiştir.Isıl işlem uygulanan örneklerin kristal yapıları X-ışını kırınımı ve sahip oldukları yüzey morfolojileri SEM analizi ile değerlendirilmiştir.Elde edilen veriler doğrultusunda lityum iyon pillerde katot aktif materyali olarak kullanılan LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 ve LiV3O8' e ait nanoyapıların katı hal reaksiyon tekniği ile sentezlenebildiği görülmüş ve partikül büyüklükleri ile kristal yapının sıcaklıkla ve sentezleme işleminin yapıldığı ortama bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir.

In this study, LiMO2 (M: Co, Ni, Mn, V) structures which have been used as a cathode active material in lithium-ion batteries have been synthesized, characterized and optimum forming conditions has been determined.Solid state reaction technique has been used to synthesize LiMO2 (M: Co, Ni, Mn, V) structures. For this process LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 and LiV3O8 precursor powders have been mixed stoichiometrically and then homogeny mixtures have been acquired by grinding between 40 to 60 minutes in an agate mortar. Obtained mixtures have been prepared as pellets and then exposed to thermal processing in different temperatures and atmospheres.In this study, thermal stability of LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 and LiV3O8 precursor powders have been examined by TGA/DTA analysis. These examinations used for the determination of decomposition and formation temperatures of precursors.Crystal structures of thermal processed samples have been analyzed by X-Ray diffraction and their surface morphologies have been evaluated by Scanning Electron Microscopy.It is observed that LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 and LiV3O8 which have been used as cathode active material in Lithium-Ion batteries can be synthesized with solid state technique and their particle size and crystal structure are dependent of temperature and the atmosphere where the synthesis process is ongoing.