Hızlı yük ileten yenilikçi polimer elektrolit malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Giderek artan sanayileşme, teknolojik gelişmeler ve gelişmekte olan ülkelerdeki ekonomik büyüme, enerji ihtiyacını önemli ölçüde arttırmıştır. Bu kapsamda, enerji depolama sistemleri ve enerji üreten sistemler önemli çalışma konuları arasında yer almakta olup bu alanlardan birisi olan Lityum iyon piller için (LIB) yüksek iyon iletimi sağlayan elektrolitlerin geliştirilmesi önem taşımaktadır. Tez kapsamında bu amaca yönelik olarak farklı yaklaşımlarla (i) katı polimer elektrolit (SPE), (ii) jel polimer elektrolit (GPE) ve (iii) kompozit polimer elektrolit (CPE) hazırlanarak karakterizasyonları ve serbest hacim ile iletkenlik arasındaki ilişkinin araştırılmasına çalışılmıştır. Tezde gerçekleştirilen hızlı yük ileten elektrolitlerin tasarımında; birinci yaklaşımda SPE'lerin hazırlanması için PVdF-HFP/PMMA harman yapısına farklı oranlarda LiClO4 katkılanarak hazırlanan filmlerin yapısal, termal, mekanik, morfolojik, iletkenlik ve serbest hacim özelliklerine etkileri incelenmiştir. İkinci yaklaşımda, GPE filmlerin hazırlanması için iki ayrı çalışma metodolojisi benimsenmiştir. Bu metotların ilkinde söz konusu polimer matrise plastifiyan olarak EC ve ticari EC-DMC kullanılarak farklı tuzların (LiPF6, LiTFSI, LiClO4, LiTf, LiBF4) katkılaması yapılmış olup birinci yaklaşımda sunulan özelliklere etkileri incelenmiştir. Bu seri çalışmada ayrıca kullanılan plastifiyanın elektrolit kompozisyonundaki yüzdesi değiştirilerek GPE filmler elde edilmiştir. İkinci yaklaşımın diğer metodunda ise harman yapısına farklı katyon ve anyonlara sahip 4 farklı iyonik sıvı (EMIMTFSI, BMPTFSI, EMIMBr ve EMIMCH3SO3) çeşitli oranlarda katkılanarak lityum tuzu kullanım durumuna göre fizikokimyasal, morfolojik, termal, mekanik, iletkenlik ve serbest hacim özellikleri araştırılmıştır. Üçüncü yaklaşımda ise ilk iki yaklaşımda elde edilen sonuçlara göre model olarak belirlenmiş bir filme TiO2 katkısı yapılarak inorganik dolgu katkılamanın söz konusu özelliklere olan etkileri aydınlatılmaya çalışılmıştır. Tez kapsamında elde edilen karşılaştırmalı sonuçların enerji üreten/depolayan sistemler için son derece önemli olan elektrolitlerin hazırlanma çalışmalarına bilimsel ve endüstriyel uygulama açısından katkı sağlaması beklenmektedir.