Research Article

Piezoelektrik Malzemelerin Lityum İyon Batarya Anotlarında Katkı Olarak Kullanılması

Volume: 24 Number: 4 December 3, 2021

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

  1. 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
  2. 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.
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. Comission. (2002). Recommendations on the Transport of Dangerous Goods. New York: United Nations.
  7. 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
  8. 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

APA
Demirkan, M. T., & Doğrusöz, M. (2021). Piezoelektrik Malzemelerin Lityum İyon Batarya Anotlarında Katkı Olarak Kullanılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(4), 258-270. https://doi.org/10.17780/ksujes.672828