Piezoelektrik Malzemelerin Lityum İyon Batarya Anotlarında Katkı Olarak Kullanılması
Öz
Özet
Lityum iyon bataryalarında son günlerdeki en popüler malzeme olarak gösterilen silisyum (Si) içerikli malzemelerle ilgili önemli sorunlar, bunların ticari olarak yaygınlaşmasını engellemektedir. Si anot malzemelerinin şarj/deşarj esnasında yüksek hacim değişikliğine uğraması ve mekanik olarak dayanıksızlığı bu sorunların başında gelmektedir. Bu çalışmada PZT tabanlı piezoelektrik malzemelerin kullanılmasıyla bu sorunların çözümündeki katkısı üzerinde durulmuştur. Si ve karbon (C) karışımı anot malzemelerinde katkı olarak PZT parçacıkları kullanıldığında bu malzemelerin kapasite performansında artış olduğu görülmüştür. Bu artışın nedenleri tartışılmakla birlikte farklı türlerde PZT malzemeleri ile farklı oranlarda Si-C karışımları üzerine test yapılmış ve aralarındaki performans farkları incelenmiştir. PZT kullanımı olmadığı durumlarda ilk 50 çevrimde 50 mAh/g’in altında spesifik kapasite değerleri vererek bozulmaya uğrayan anot malzemelerinin, PZT katkısı kullanılmasıyla 100. çevrimde dahi 400 mAh/g üzerinde değerleri verdiği gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler
Supporting Institution
TÜBİTAK
Project Number
118M340
Thanks
Yazar bu çalışmadaki desteklerinden ve yardımlarından dolayı Doç. Dr. Rezan Demir-Çakan’a ve Prof. Dr. Hüseyin Yılmaz’a teşekkürlerini sunar
References
- Aurbach, D., Markovsky, B., Salitra, G., Markevich, E., Talyossef, Y., Koltypin, M., Kovacheva, D. (2007). Review on electrode–electrolyte solution interactions, related to cathode materials for Li-ion batteries. Journal of Power Sources, 165(2), 491-499. doi:10.1016/j.jpowsour.2006.10.025
- B.A. Boukamp, G. C. L., R.A. Huggins. (1981). All-Solid Lithium Electrodes With Mixed-Conductor Matrix. Journal of Electrochemical Society, 128(4), 4. Barnett, B., Ofer, D., Yang, Y., Oh, B., Rempel, J., McCoy, C., Sririramulu, S. (2010). "PHEV Battery Cost Assessment". Retrieved from Bourderau, S., Brousse, T., & Schleich, D. M. (1999). Amorphous silicon as a possible anode material for Li-ion batteries. Journal of Power Sources, 81, 233-236.
- Cabana, J., Monconduit, L., Larcher, D., & Palacín, M. R. (2010). Beyond Intercalation-Based Li-Ion Batteries: The State of the Art and Challenges of Electrode Materials Reacting Through Conversion Reactions. Advanced Materials, 22(35), E170-E192. doi:10.1002/adma.201000717
- Cheng, F., Liang, J., Tao, Z., & Chen, J. (2011). Functional materials for rechargeable batteries. Adv Mater, 23(15), 1695-1715. doi:10.1002/adma.201003587
- Choi, N.-S., Yew, K. H., Lee, K. Y., Sung, M., Kim, H., & Kim, S.-S. (2006). Effect of fluoroethylene carbonate additive on interfacial properties of silicon thin-film electrode. Journal of Power Sources, 161(2), 1254-1259. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.05.049
- Comission. (2002). Recommendations on the Transport of Dangerous Goods. New York: United Nations.
- Cui, L.-F., Ruffo, R., Chan, C. K., Peng, H., & Cui, Y. (2008). Crystalline-Amorphous Core−Shell Silicon Nanowires for High Capacity and High Current Battery Electrodes. Nano Letters, 9(1), 491-495. doi:10.1021/nl8036323
- Dunn, J. B., Gaines, L., Sullivan, J., & Wang, M. Q. (2012). Impact of Recycling on Cradle-to-Gate Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions of Automotive Lithium-Ion Batteries. Environmental Science & Technology, 46(22), 12704-12710. doi:10.1021/es302420z
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Engineering
Journal Section
Research Article
Publication Date
December 3, 2021
Submission Date
January 9, 2020
Acceptance Date
October 12, 2021
Published in Issue
Year 2021 Volume: 24 Number: 4