NCA tabanlı katot elektrotlarının çamur bileşiminin elektrokimyasal özelliklere etkisi

Lityum iyon piller; verimli yüksek enerji ve güç yoğunluğuna sahip, hafif tasarımı ve uzun kullanım ömrü olan pillerdir. Bu avantajları sayesinde elektrokimyasal depolama, elektronik cihazlar, askeri uygulamalar, yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin depolanması, elektrikli el aletleri, hibrit elektrikli araçlar gibi güç uygulamaları için kullanılmaktadır. Lityum-iyon piller için kullanılan katot malzemelerine alternatif olarak geliştirilen NCA, yüksek çalışma voltajı, yüksek özgül kapasite, çevrimsel ve yapısal kararlılık gibi üstün özelliklere sahip katot materyalidir. Batarya performansı büyük ölçüde bileşenlerine bağlıdır ve düşük maliyetli, çevre dostu işlemlerle üretilen bir batarya elde edilmesi önem kazanmaktadır. PVDF suda çözünemeyen bir bağlayıcıdır. Çözünebilirliğini sağlamak amacıyla N-Metil-2 pirolidon (NMP) gibi organik çözücüler kullanılmaktadır. Fakat bu çözücüler uçucu, yanıcı ve maliyeti yüksek ürünlerdir ve çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Son birkaç yılda, katot ve anot için PVDF'e alternatif yeni suda çözünebilen bağlayıcılar geliştirmek için önemli çaba sarf edilmiştir. Bu tez çalışmasında NCA Sol-Jel yöntemi ile üretilmiştir. PVDF bağlayıcısına alternatif olarak suda çözünebilen LA133-SBR ve CMC-SBR bağlayıcılarının, NCA katot elektrotlarının elektrokimyasal ve yapısal özelliklerine etkisi karşılaştırmalı bir çalışma olarak gerçekleştirilmiştir. Üretilen katot elektrotların karakterizasyonu için X- ışını difraksiyonu, alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu, elementel dağılım spektroskopisi ve noktasal haritalama analizlari kulanılmıştır. Elektrokimyasal analizler için empedans spektroskopisi, çevrimsel voltametri ve galvanostatik şarj/deşarj testleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda PVDF içeren NCA bazlı katot elektrotları da dikkate alınmıştır. Karşılaştırmalı çalışma, LA133-SBR ve CMC-SBR su bazlı bağlayıcıların ticari pillerde başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir.