Yüksek enerji yoğunluklu lityum iyon pil elektrotlarının hadde parametrelerinin incelenmesi
Nvestigation of the calendering parameters for high energy density lithium ion battery electrodes
Yazar: MUHAMMET BARIŞ EKİCİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA AKÇİL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Haddeleme = Rolling ; Katotlar = Cathodes ; Lityum iyon pil = Lithium ion battery

Özet:
Bu çalışma kapsamında NMC katot kimyası seçilmiştir. Anot olarak henüz ticari bir alternatifi olmayan grafit bazlı anot malzemesi seçilmiştir. Standart bir üretim sürecinden sonra ortaya çıkacak kapasite, enerji yoğunluğu ve çevrim ömrü değerleri geliştirilecektir. Pilin verimliliğini artırmak için kimyayı değiştirmek yerine üretim süreçlerindeki basit parametreler manipüle edilerek çok daha ucuz ve basit bir şekilde çok daha etkili katkılar sağlanacaktır. Elektrot üretimi sırasında ortaya çıkan yüzey farklılıkları, homojen olmayan dağılım ve yüksek veya düşük kalınlık değerleri pilin performansını doğrudan etkiler. Uygulama yöntemi sıvı çözeltiye dağılıp üzeri kapatılıp kurutulmak olduğundan, her ıslatma ve kurutma sırasında yüzey özelliklerini kontrol etmek zorlaşır. Bu nedenle kaplamadan sonra yüzeye müdahale etmek çok önemlidir. 
Torba batarya boyutları için ticari NMC katotları ve grafit anotları hazırlanacak ve haddeleme öncesi ve sonrası fiziksel ve elektrokimyasal nitelemeler yapılacaktır. Elektrotlar belirli kalınlıklarda hazırlanacak ve %10, %15, %20, %30 oranlarında haddelenecektir. Kalınlık değişimleri, yüzey gerilimleri ve gözeneklilik değişiklikleri karşılaştırılacaktır. Üretilen elektrotların yüzey morfolojisi Alan emisyon taramalı elektron mikroskopisi (FESEM) kullanılarak karakterize edildi ve elektrotların ıslanma kabiliyetlerinin anlaşılması için ıslanabilirlik testi yapıldı. Torba bataryalarda 2.7V'dan 4.3V'a kadar olan şarj/deşarj ve döngüsel voltammetri testleri ile tam hücrenin elektrokimyasal performansı araştırıldı.

Abstract:
Within the scope of this study, NMC cathode chemistry has been selected. As the anode, graphite-based anode material, which has not yet a commercial alternative, has been chosen. Capacity, energy density and cycle life values that will emerge after a standard production process will be improved. In order to increase the efficiency of the battery, much more effective contributions will be provided in a much cheaper and simpler way by manipulating the simple parameters in the production processes instead of changing the chemistry. Surface differences, non-homogeneous distribution and high or low thickness values that occur during the production of electrodes directly affect the performance of the battery. Because the application method is to be dispersed in liquid solution and covered and dried, it becomes difficult to control the surface properties during each wetting and drying. For this reason, it is very important to interfere with the surface after coating. 
Commercial NMC cathodes and graphite anodes will be prepared for pouch cell sizes and physical and electrochemical characterizations will be carried out before and after calendaring. The electrodes will be prepared in certain thicknesses and calendered at 10%, 15%, 20%, 30% rates. Thickness changes, surface tensions and porosity changes will be compared. The surface morphology of the electrodes produced was characterized using field emission scanning electron microscopy (FESEM) and wettability testing was performed to understand the wetting capabilities of the electrodes. The electrochemical performance of the full cell was investigated by charge/discharge and cyclic voltammetry tests from 2.7V to 4.3V in pouch cells.