Synthesis and characterization of silica based ionogels as solid state electolyte for li-ion polymer batteries

Geniş kullanım alanına sahip lityum iyon pillerinin büyük güç depolama araçlarında kullanılması potansiyel güvenlik sorunları yaratmakta ve pratik uygulamada engel teşkil etmektedir. Lityum iyon pillerde genellikle organik çözücüler kullanılır. Karbon yapılı bu elektrolitlerin parlama noktaları düşük olduğundan, pil bileşenleri işleyiş sırasında meydana gelen bir dizi ekzotermik reaksiyonlar sonucunda ısınmakta ve bu sıcaklık artışı patlama riski oluşturmaktadır. Organik yapılı elektrolitlerin yerini almaya başlayan yeni nesil katı-hal iyonik sıvı elektrolitler günümüzde önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Katı-faz iyonik sıvılar, iyonik sıvının gözenekli bir destek malzemeye fiziksel, kimyasal veya elektrokimyasal olarak bağlanmasıyla sentezlenir. Sol-jel yöntemi ile sentezlenen iyonojeller, iyonik sıvının kararlı aerojel yapısına bağlanmasıyla elde edilen sıvı-katı faz malzemeleridir. Bu malzemeler gözenekli katı elektrolitlerin ısıl kararlılık özelliklerini taşırken, yapıdaki iyonik sıvı, malzemenin iyonik iletkenliğini de önemli ölçüde arttırır. Bu çalışmada, lityum iyon pillerinde kullanılmak üzere Li+ katkılı silika iyonojel katı hal elektrolitleri iki aşamalı sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Üretilen elektrolitlerin kimyasal yapılanmaları FTIR, XPS analizleri ile incelenirken, morfolojik ve gözenek yapılanmaları SEM analizi ve BET yöntemi ile açığa çıkarılmıştır. Ayrıca üretilen elektrolitlerin ısıl davranışları TGA analizleri ile açıklanmıştır. Lityum derişiminin iyon iletkenliğine etkisini incelemek amacıyla farklı derişimlerde (0.5 ~ 2M) elektrolit çözeltileri hazırlanmış ve sol aşamasında eklenmiştir. 2M elektrolit çözeltisi ile hazırlanan M-IGE-2 iyonojelin yoğunluğu 0.132g/cm3 ve porozitesi olarak bulunmuştur. Ayrıca, 3.3V’luk elektrokimyasal kararlılık gösteren M-IGE-2 örneğinin iyon iletkenlik değeri Potansiyostatik Empedans ölçümleri ile 4.06x10-4 S/cm olarak belirlenmiştir. ; The use of Lithium-ion batteries in large power storage devices creates potential safety problems and poses ...