Kalay-karbon esaslı grafen takviyeli serbest anot elektrotların sentezi ve lityum iyon pil uygulamaları

Son yıllarda teknolojideki hızlı gelişmelerle birlikte küresel bir saha haline gelen dünyamızda enerjiye olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Uygarlığın başlangıcından beri düzenli ve konforlu hayat standardını sağlayabilmek için enerji kaynakları sürekli arttırılmış ve enerji kaynağı olarak da fosil yakıtlar, nükleer enerji ve güneş enerjisi gibi kaynaklar kullanılmıştır. Nano seviyede bilim ve teknoloji, farklı formdaki nano yapılarının karakterizasyonu ve uygulaması sonucunda üretim sahalarında ortaya çıkan hızlı gelişimi ve büyük kütleli parçalardan elde edilemeyen birçok özelliğin elde edilebilirliğinden dolayı daha da ilgi duyulan alanlar olmaya başlamıştır. Nano teknoloji alanında son yıllarda taşınabilir elektronik cihazlar için Li-iyon piller yeniden şarj olabilir özelliği ile yaygın kullanılan önemli ana güç kaynaklarından olmaya başlamıştır. Li-iyon piller için anot malzemesi olarak grafit, ticari olarak yaygın kullanılan malzeme olmasına rağmen, daha yüksek performanslı malzemeler dünyada artan oranda araştırılmaya devam etmektedir. Örnek olarak kalay, grafitin yaklaşık olarak üç katı kapasiteye sahip olmasından dolayı bu alanda en çok araştırılan potansiyel anot malzemelerinden birisi olmaktadır. Dolayısıyla son yıllarda Li-iyon pillerin taşınabilir elektronik cihazlar ve elektrikli araçlar için geleceği en parlak güç kaynaklarından biri olacağına inanılmaktadır. Bu çalışmada, öncelikli olarak stabilize edilmiş ve ölçeklenebilir kalay (Sn) ve Sn esaslı intermetalik anodları için bir "yumurta sarısı - kabuk" yapısı oluşturulmuştur. Yumurta sarısı olarak Sn nanoparçacıkları (~ 30 – 130 nm) kolay bir sentez olarak kimyasal indirgeme yöntemi ile elde edilmiştir. Sn esaslı nanopartiküllerinin yüzeyleri ilk olarak SiO2 tabakası ile kaplanmıştır ve elde edilen Sn@SiO2 nano kompozitleri üzerinde kabuk yapısı elde edebilmek için mikrodalga destekli hidrotermal karbon kaplama prosesi ve inert gaz ortamında karbon kaplama prosesleri ile sırasıyla karbonlama işlmi uygulanmıştır. Elde edilen Sn@Si02@C yapısı içerisinden SiO2 tabakasını uzaklaştırmak için hidroflorik asit ile işlem yapılmıştır ve Sn@C@yumurta sarısı-kabuk yapısı elde edilmiştir. Sonrasında, grafen esaslı serbest elektrotlar vakum filtrasyon tekniği ile elde edilmiştir ve nano yapılı Sn, Sn@C/yumurta sarısı-kabuk ve rGO@Sn@C@yumurta sarısı-kabuk elektrotlarının elektrokimyasal özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir