Ni-rich LiNixMnyCozMvO2 (X>0.6) cathode material development for Li-ion batteries

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MUSTAFA ALP YILDIRIM

Danışman: MEHMET KADRİ AYDINOL

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Nikelce zengin NMC katot malzemeleri lityum iyon pillerin itici gücü konumundadır. Sundukları yüksek kapasite ve yüksek enerjiye rağmen yapısal kararlılıklarının iyileştirilmesi gerekmektedir. Ni bakımından zengin NMC malzemelerin yapısal kararlılığını arttırmaya yönelik çalışmalarda üretim yöntemi ve element katkılama öne çıkan araştırma konuları arasındadır. Bu çalışmada sitrik asit destekli Pechini sol-jel metodu kullanılarak nikelce zengin LiNixMnyCozO2 (x>0.6) ve nikelce zengin Li(NMC)1-vNbvO2 (v=0.2, 0.4, 0.8) üretildi. Nikel, mangan ve kobalt oranları farklı olan saf ve niobyum katkılı malzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri incelendi ve karşılaştırıldı. Tüm malzemelerin 0,1 C'deki deşarj kapasiteleri, deşarj enerjileri, deşarj kapasite korunumları incelendi ve çevrim öncesi ile sonrası empedans değişimleri karşılaştırıldı. Ayrıca malzemelerin 0,3 C ve 1 C'deki deşarj kabiliyet testleri incelendi. XRD analizlerinde LiNixMnyCozO2 (x>0.6) numunelerin başarılı bir şekilde üretildiği görüldü. Li(NMC)1-vNbvO2 (v=0.2, 0.4, 0.8) numunelerinin XRD analizlerinde ise LiNixMnyCozO2 fazının yanında ikincil faz olarak Li3NbO4 fazının oluştuğu anlaşıldı. Elektrokimyasal performans test sürecinde 0,1 C'de yapılan kapasite testlerinde ilk deşarj kapasiteleri malzeme içindeki nikel oranı arttıkça arttı. 20 çevrim sonunda kapasite korunumu yapıdaki nikel oranı arttıkça azaldı. Niobiyum katkılı malzemelerin ilk deşarj kapasitelerinin katkısız olanlardan daha düşük olduğu fakat 20 çevrim sonunda kapasite korunumlarının katkısızlardan fazla olduğu görüldü. 0,3 C'de yapılan testlerde niobyum katkılı ve katkısız malzemeler 0,1 C'de yapılan testler ile benzerlik gösterdi. 1 C'de yapılan kapasite testlerinde ise katkısız malzemelerin kapasite korunumları ile niobyum katkılı malzemelerin kapasite korunumları arasında bir fark görülmedi. Bununla birlikte 1 C'de yapılan çevrim testlerinde yapıdaki nikel oranı arttıkça malzemeler daha yüksek kapasite korunumu gösterdi.