Lityum polimer pillerde kullanım amaçlı lityum iyon iletken nanokompozit elektrolitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of lithium ion condunting nanocomposite electrolytes for use in lithium polymer batteries
Yazar: MEHMET KAYNAK
Danışman: PROF. DR. AYHAN BOZKURT
Fatih Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Yapılan çalışmada lityum polimer pillerde kullanım amaçlı Li–iyon iletken, nano bor içeren polimer elektrolitler sentezlenmiştir. Poli etilenglikol (PEG), poli akrilonitril (PAN) ve poli vinilalkol (PVA) polimerlerinin kullanıldığı farklı oranlarda nano bor nitrür, yumuşatıcı ve lityum tuzları içeren nanokompozit polimer elektrolitler hazırlanmıştır. Hazırlanan nanokompozit polimer elektrolitlerin karakterizasyonu; Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM), döngüsel voltametri (CV) ve dielektrik impedans analizör cihazları yardımıyla yapılmıştır. Bu çalışmada değişik oranlarda Li-iyon iletken nanokompozit polimer elektrolitler hazırlanarak 20 ile 60 oC arasında iletkenliğin istenilen düzeye çıkartılması sağlanmıştır. 
Bütün bu çalışmalar sonucunda sentezlenen Li-iyon iletken nanokompozit elektrolitlerin  ticari olarak kullanılması hedeflenmektedir. Hazırlanan nanokompozit polimer elektrolitler arasında yapılan impedans ölçümleri sonucu en yüksek iletkenlik değerlerinin PEG'li sistemler için 30 oC 9.25x10-5 S/cm-1 ve 100 oC 6.23x10-3 S/cm-1 ile PEG-B - %10nBN - 1LiCF3SO3 nanokompozit polimer elektrolitine. PAN'lı sistemlerde 30 oC 7.61x10-3 S/cm-1 ve 100 oC 4.14x10-2 S/cm-1 PAN - %3nBN - EC/PC - 1LiBF4 ve 30 oC 2.27x10-3 S/cm-1 ve 100 oC 7.48x10-3 S/cm-1 ile PAN - %5nBN - EC/PC - 1 LiCF3SO3 nanokompozit polimer elektrolitlerine. PVA'lı sistemlerde ise 30oC 2.09x10-3 S/cm-1 ve 100 oC 7.56 10-3 S/cm-1 ile PVA - %5nBN - EC/PC - 2LiBF4 nanokompozit polimer elektrolitine ait olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Poli etilenglikol (PEG), poli akrilonitril (PAN), poli vinilalkol (PVA), iyonik iletkenlik, nanokompozit polimer elektrolitler.

Abstract:
In this study Li-ion conducting nano boron containing polymer electrolytes for lithium polymer batteries application were synthesized. Different proportions of Poly ethylene glycol (PEG), Poly acrylonitrile (PAN) and Polyvinyl alcohol (PVA) polymers, nano boron nitride, plasticizer and lithium containing salts polymer electrolytes nanocomposites were prepared. The characterizations of the prepared nanocomposite polymer electrolytes were carried out using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimeter (DSC), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and impedance analyzer. In this work, by preparing different ratios of Li-ion conducting nanocomposite polymer electrolytes the aimed level of conductivity was achieved in both low and high temperatures.
All the resulting Li-ion conducting nanocomposite electrolytes synthesized in this work are aimed to be used in commercial Li-ion batteries. The highest conductivity of the prepared nano composite polymer electrolytes measured was observed on for PEG systems 30 oC 9.25x10-5 S/cm-1 and 100 oC 6.23x10-3 S/cm-1 PEG-B - % 10nBN - 1LiCF3SO3 nanocomposite polymer electrolytes. For PAN systems 30 oC 7.61x10-3 S/cm-1 and 100 oC 4.14x10-2 S/cm-1 PAN - %3nBN - EC/PC - 1LiBF4 and 30 oC 2.27x10-3 S/cm-1 and 100 oC 7.48x10-3 S/cm-1 PAN - %5nBN - EC/PC - 1 LiCF3SO3  nanocomposite polymer electrolytes. For PVA systems 30 oC 2.09x10-3 S/cm-1 and 100 oC 7.56 10-3 S/cm-1 PVA - %5nBN - EC/PC - 2LiBF4 nanocomposite polymer electrolyte.

Keywords: Poly ethylene glycol (PEG), poly acrylonitrile (PAN), poly vinyl alcohol (PVA), ionic conducting, nanocomposite polymer electrolytes.