Doldurulabilir pillerde kullanılan polimerik membranların hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulamaları

Abstract

DOLDURULABİLİR PİLLERDE KULLANILAN POLİMERİK MEMBRANLARIN HAZIRLANMASI, KARAKTERİZASYONU VE UYGULAMALARI Bu çalışmada, UV ışınları ile sertleştirilebilen polimer elektrolit membranların sentezi, karakterizasyonu ve doldurulabilir pillerde uygulamaları yapılmıştır. Bu amaçla ilk aşamada üretan akrilat reçinesi sentezlenmiştir. İkinci aşamada ise florlanmış alkollerden yola çıkılarak UV ışınları ile sertleştirilebilen flor içeren akrilat sonlu monomer sentezi yapılmıştır. Elektrokimyasal çalışmalar ise birkaç aşamada gerçekleştirilmiştir. Doldurulabilir pillerde kullanılan katot aktif maddelerden LiCoO2 (lityum kobalt(III) oksit) sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Infrared spektroskopisi ve X-ışınları kırınım yöntemi ile karakterizasyonu yapılmıştır. Polimer elektrolit membranın doldurulabilir pillerde uygulamasını gerçekleştirebilmek için anot materyali olarak Li metali seçilmiştir. Ticari olarak satın alınan Li folyo anot olarak pil düzeneğinde kullanılmıştır. Elektrolit çözeltisi olarak LiBF4 ve LiCF3SO3 tuzlarının mol oranınca 3:1 karışımının etilen karbonat (EC), dimetil karbonat (DMC) ve propilen karbonatın (PC) hacimce 2:1:1 karışımındaki 1 M’lık çözeltisi kullanılmıştır. Elektrolit çözeltisi hazırlarken bütün işlemler, argon kabini (glove box) içinde yapıldı. UV ışınları ile sertleştirilebilen filmler üretan akrilat reçine, diakrilik monomer (etoksilenmiş 6F diakrilat) diakrilat reaktif seyreltici ve fotobaşlatıcı ile 1M LiBF4–LiCF3SO3 tuz karışımının EC/ DMC/ PC karışımı içeren çözeltisi ile hazırlandı. Hazırlanan filmlerin iletkenlik ölçümleri elektrokimyasal impedans spektroskopisi yöntemi ile belirlenmiştir. Şarj edilebilir pil performansının değerlendirilmesi Li/ Polimer Elektrolit/ LiCoO2 pil düzeneği kullanılarak farklı elektrokimyasal tekniklerle tartışıldı. Sonuç olarak, florlanmış akrilat esaslı polimer elektrolit membranın sentezi ve karakterizasyonu ile doldurulabilir pillerde kullanımı rapor edilmiştir.

PREPARATION OF POLYMERIC MEMBRANES USED IN RECHARGEABLE BATTERY, ITS CHARACTERIZATION AND ITS APPLICATIONS In this study, UV curable polymer electrolyte membranes were prepared, characterized and its application in rechargeable batteries was investigated. Therefore, in the first stage; urethane acrylate resin was synthesized. In the second stage, fluorine containing acrylate based monomer from fluorinated alcohols were synthesized. Electrochemical studies carried out in several stages. At first, LiCoO2 (lithium cobalt (III) oxide) cathode active materials used in rechargeable batteries were synthesized by sol-gel method. The structural characterization was made with IR (infrared spectroscopy) and XRD (X-ray diffractions) methods. Li metal was selected as anode material in order to determine to properties of the polymer electrolyte membrane in rechargeable batteries. Commercial Li foil anode was purchased. The electrolyte solution was prepared in the presence of the solvent mixture of EC:DMC:PC (2:1:1 v / v / v) containing 1M LiBF4-LiCF3SO3 (3:1 in molar ratio). The electrolyte solution preparation and rest of the processes were carried out in the argon chamber (glove box). UV curable membranes are prepared by mixing urethane acrylate resin, a diacrylic monomer (sixF ethoxylated diacrylate), a diacrylic reactive diluent (1,6-hexanediol diacrylate) and a radical photo-initatior with the in situ addition of a EC (ethylene carbonate)/ DMC (dimethyl carbonate)/ PC (propylene carbonate) solution consisting 1M LiBF4–LiCF3SO3 salts mixture. Conductivity measurements of UV curable films were done by electrochemical impedance spectroscopy method. The performance of the polymer electrolyte membrane used in battery mechanism (Li/ Polymer Electrolyte/ LiCoO2) was discussed by different electrochemical techniques. Finally, we reported the synthesis and characterisation of flour containing acrylic based polymer electrolyte membrane and its use in rechargeable batteries.