Turbostratik Grafen Doplu Grafit Anot Malzemesi Kullanarak Lityum İyon Pillerin Elektrokimyasal Performansının Geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Li-iyon bataryalardaki anot elektrotunu yarım hücre metodunu kullanarak, kapasite artışı sağlanması üzerine bir çalışma planlanmıştır. Bunu sağlamak amacıyla da aktif metalde çok yüksek yüzey alana sahip nano malzeme olan turbostratik grafen ile birlikte grafit kullanılmıştır. Ayrıca elektron stabilitesini sağlamak amacıyla lityum tuzu olarak LiTFSI (Lityum bis(triflorometansülfonil)imid) kullanılmıştır. Anotta bağlayıcı malzeme olarak ise PVDF (Poliviniliden Florür) kullanılmıştır. Öncelikle çok iyi bir şekilde grafen tabakalarını dağıtmak için ultrasonikasyon cihazı kullanarak çözücü yüzey modifikasyon ajanı ile homojen bir şekilde dağıtılmıştır. Oluşan çözelti atmosfer kontrollü fırın içerisinde 80 ᵒC sıcaklıkta 2 gün süre ile buharlaştırılarak anotta kullanılmak üzere hazır hale getirilmiştir. Bu sayede anotta lityum iyonlarının birikeceği birim yüzey alanı artırılmış yeni alan oluşturulmuştur. Böylelikle klasik Li-iyon pillere nazaran aynı birim hacimden daha yüksek kapasiteli yeni bir pil sentezi tasarlanmıştır.

In this thesis study, a study was planned to increase the capacity of the anode electrode in Li-ion batteries by using the half-cell method. To achieve this, graphite was used in the active metal along with turbostratic graphene, a nano material with a very high surface area. Additionally, LiTFSI (Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) was used as the lithium salt to ensure electron stability. PVDF (Polyvinylidene fluoride) was used as the binding material in the anode. First of all, graphene layers were well dispersed in the solvent homogeneously with the surface modification agent by using an ultrasonication device. The resulting solution was evaporated in an atmosphere-controlled oven at 80 ᵒC for 2 days and was made ready to be used at the anode. In this way, the unit surface area where lithium ions are accumulated at the anode increases and a new area was created. Thus, a new battery synthesis with a higher capacity from the same unit volume was designed compared to classical Li-ion batteries.