Uyumaz F., Kahraman M. V. (Yürütücü)
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2022 - 2023
Lityum
iyon piller, yüksek enerji yoğunluğu, yüksek verimlilik, hafiflik,
taşınabilirlik ve güvenlik gibi avantajlı özellikleri sayesinde on yıllardır
güç kaynağı olarak tüketici elektroniği pazarına hakimdir. Şimdi elektrikli
araçlar için güç kaynakları ve sabit enerji depolama gibi büyük ölçekli
enerji depolamaya artan talep, araştırmacıların lityum iyon pillerin
performansını enerji yoğunluğu, hız kapasitesi, döngüsel stabilite ve
güvenlik gibi çeşitli yönlerden daha da artırmalarını gerektirmektedir. Sıvı
elektrolitli lityum iyon pillerin uygulanmasında, yüksek derecede yanıcı
organik sıvı elektrolitlerin varlığı nedeniyle sızıntı, alev ve patlamalar
gibi bazı ciddi sorunların meydana geldiği bildirilmiştir. Solvent içermeyen
katı elektrolitlerin kullanımı, sıvı elektrolitlerin mevcut güvenlik sorununu
çözmenin ideal yoludur, ancak bu avantaj önemli ölçüde azaltılmış
iletkenlikle birlikte gelir. Sıvı ve katı polimer elektrolitlerin pozitif
özelliklerini birleştirmek için, sırasıyla katı polimer elektrolitler ve sıvı
elektrolitlerden daha yüksek iyonik iletkenliğe ve daha fazla stabiliteye
sahip jel polimer elektrolitler tanıtılmıştır ve sonuç olarak lityum iyon
pillerin güvenlik sorununa alternatif bir çözüm sağlayabilirler.
Ayrıca, ticari sıvı
elektrolitlerle karşılaştırıldığında, lityum iyon pillerdeki jel polimer
elektrolitlerin ana avantajları sızıntı yapmayan doğası ve daha yüksek termal
stabilitesi olup esnek, daha ince ve daha küçük elektrokimyasal cihazlar
hazırlamak için kullanılabilirler. Lityum iyon pillerde
elektrolit; güncel yoğunluğu, zaman kararlılığını, bataryanın
güvenilirliğini, katı elektrolit arayüzünün oluşumunu ve özellikle
lityum-iyon pil güvenliğini belirlemek için anahtar faktördür. Lityum iyon
pillerin güvenlik kazaları genellikle hücre genişlemesi, kabuk sızıntısı,
elektrolitte ve elektrot bölümlerinde aşırı şarj, termal şok ve kısa devre
gibi anormal ortamlarda yanma ve patlama nedeniyle gerçekleşir. Bunlar
anahtar ekipmanın sağlığı ve güvenliği açısından tehdit oluşturabilir. Jel
polimer elektrolitler bağlayıcı, ayırıcı ve elektrolit gibi çoklu rolleri
yerine getirme yetenekleri sebebiyle bugüne kadar katı hal lityum pilleri ve
süper kapasitörlerde artan bir ilgi görmüştür. Ana malzeme olarak
kullanılacak olan Poliüretan akrilat (PUA), düşük sıcaklıkta yüksek darbe ve
çekme mukavemeti, aşınma direnci, kontrol edilebilir sertlik, düşük
viskozite, yüksek kürleme hızı ve kimyasal/çözücülere karşı mükemmel dirençle
birleştirilmiş tokluk gibi mükemmel fiziksel özellikleri nedeniyle hızlı bir
ilgi ve gelişme kazanmıştır. Aynı zamanda ışıkla kürlenebilen bir malzemedir.
Lityum iyon pil teknolojisinde de malzemenin var olan avantajlı özellikleri
nedeniyle yüksek iletkenlik ve verim sağlanması hedeflenmektedir. Jel filmin
hazırlanmasında yöntem olarak kullanılacak olan UV kürleme teknolojisi,
yüksek verimlilik, hafif kür koşulları, düşük sermaye harcaması, düşük enerji
tüketimi ve düşük uçucu organik kimyasal gibi çeşitli avantajları nedeniyle
çok dikkat çekmiştir. Bu nedenle, UV kürleme malzemeleri "temiz ve
yeşil" olarak kabul edilir ve modern endüstride kaplamalar,
yapıştırıcılar, ilaç dağıtım sistemleri vb. alanlarda yaygın olarak
kullanılmaktadır.
|