Polimer kompozit esaslı Li-ion batarya paketlerinin geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılması

Günümüzde elektrikli otomobillerin öneminin artmasıyla birlikte, otomobil firmalarının elektrikli araçlar üzerinde yaptıkları çalışmalar her geçen gün artmaktadır. Bu doğrultuda batarya kapasitelerinin arttırılması ve araçların hafifletilmesi ile ilgili çalışmalar üzerine yoğunlaşılmıştır. Gelecekte elektrikli otomobillerin geleneksel yakıt motorlu araçların yerine geçmesi için bu engel aşılmalıdır. Bu yönde yapılan çalışmalardan biri de toplam araç ağırlığının azaltılmasıdır. Araç ne kadar hafif olursa elektrik motorunun harcayacağı enerji azalacak ve bataryalardaki enerji daha uzun zamanda tükenecektir. Bu çalışmanın amacı yüksek termal iletkenliğe sahip bor nitrür (BN) ve alüminyum nitrür (AlN) katkılı poliamid 6 (PA6) polimer kompozitin geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılmasıdır. Polimer kompozit esaslı Li-ion batarya paketi, geleneksel alüminyum batarya paketlerine göre ağırlık açısından büyük avantaj sağlaması öngörülmektedir. Bu çalışmada farklı oranlarda AlN ve BN katkıları kullanılarak PA6/AlN/BN hibrit polimer kompozitler üretilmiştir. Ekstrüzyon yöntemi ile filament olarak üretilen kompozitler sonraki aşamada granül üretim hattında granül haline getirilmiştir. Son aşamada ise elde edilen granüller, basınçlı kalıplama yöntemi ile 4 mm ve 0,5 mm kalınlıklarında plakalar halinde şekillendirilmiştir. Tez kapsamında katkıların polimer içerisindeki dağılımı incelenmiştir, ısıl iletkenlik, elektriksel iletkenlik ve mekanik özellikleri karakterize edilmiştir ve bu özellikler arasındaki bağlantılar belirlenmiştir. PA6'nın mekanik özelliklerinin katkı ile birlikte düştüğü gözlemlenmiştir.Yapıya katkı eklendiğinde çekme dayanımı ve kopma uzaması değerlerinde hızlı bir düşüş gözlemlenmiştir. Katkı oranı arttıkça kopma uzaması değeri düşmektedir. Katkılar ile birlikte PA6'nın elektriksel iletkenlik değerinde az oranda artış bulunmaktadır. En yüksek elektriksel iletkenlik değeri hacimce %50 katkılı kompozit için elde edilmiştir. PA6/AlN/BN hibrit katkılar ile PA6'nın termal iletkenlik değerinde beş kata yakın bir artış sağlanmıştır. En yüksek termal iletkenlik değeri 1,040 W/m.K ile hacimsel olarak %50 AlN/BN katkısı içeren kompozitte elde edilmiştir. PA6 matris içerisinde AlN/BN katkılarının homojen dağılımı elde edilmiştir. Yapı içerisinde katkıların topaklanması gözlemlenmemiştir. PA6/AlN/BN hibrit polimer kompozitlerin FTIR analizi sonuçlarına göre PA6, AlN ve BN yapıları açıkça gözlemlenmektedir. DSC analiz sonuçlarına göre, PA6/AlN/BN polimer kompozitlerin erime ve camsı geçiş sıcaklıklarının BN ve AlN katkılarının varlığından etkilenmedikleri görülmektedir.