Grafen destekli NCA katot elektrotlarının sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

İnsanoğlunun gelişen teknoloji ve sanayi faaliyetleri ile paralel olarak enerjiye olan ihtiyacı artmıştır. İhtiyaç olan enerjinin büyük bir miktarı fosil yakıtlar ile elde edilmektedir. Kullanılan fosil yakıtların yanmasıyla açığa çıkan zararlı gazlar ozon tabakasına ve doğaya zarar vermektedir. Fosil yakıtların yakın bir gelecekte tükenecek olması insanlığın alternatif enerji kaynakları aramasına neden olmuştur. Bu arayışlar sonucunda temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarından biri olan lityum iyon piller üzerine çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Lityuum iyon piller özgül kapasiteleri, yüksek voltajları ve yüksek verimlilikleri ile ön plana çıkmıştır. Lityum iyon piller cep telefonu, kamera, bilgisayar gibi teknolojik cihazların yanı sıra elektrikli araçlarda olan kullanımlarıyla umut verici seçeneklerden biri haline gelmiştir. Enerji depolama sistemlerinde sınırlayıcı faktör olarak lityum iyon pillerdeki katot malzemelerinin seçimi dikkat çekmektedir. Tez çalışmasına konu olan Li-NCA katot materyali başta Tesla olmak üzere seçkin birçok markanın ilgi odağı olmuştur. NCA (LiNi0,8Co0,15Al0,05O2), lityum iyon piller için alüminyum ve kobalt ile birleştirilmiş LiNiO2'den oluşan bir katot elektrottur. Avantajları arasında yüksek pratik kapasite (∼200 mA · h / g), geniş çalışma voltajı aralığı (3,0V - 4,3 V)), döngü başına nispeten düşük kapasite kaybı ve düşük maliyet (LiCoO2'den daha düşük) örnek verilebilir. Bu tez çalışmasında, NCA nanopartikülleri sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Modifiye edilmiş Hummers yöntemiyle üretilen KNT'ler ve grafen nano tabakalar, yapısal kararlılık sağlamak ve iletkenliği artırmak için takviye elemanı olarak kullanılmıştır. NCA nanopartiküller, katmanların istiflenmesini kısıtlamak için ultrasonikasyon ve vakumlu filtrasyon yöntemi ile grafen nano-tabakalar ve GN / KNT'ler arasında dekore edilmiştir. NCA-GN ve NCA-GN / KNT'lerin nanokompozit elektrotları, CR2032 li-iyon hücresi için bağımsız katot olarak üretilmiştir. Yüksek saflıktaki NCA nanopartikülleri, sol-jel işlemi ile sentezlenmiştir. NCA nanopartiküllerinin ortalama boyutu yaklaşık 150 nm'dir. KNT'ler ve grafen, benzersiz yapıları nedeniyle NCA katot malzemelerinin performansının artmasını sağlamıştır.