Poli(EHA-ko-MMA)/PEG-lityum-iyon tabanlı polimer elektrolit sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Poly(EHA-ko-MMA)/PEG-lithium-ion based polymer electrolytes synthesis, characterization and applications
Yazar: SAMUEL KAWISO KAYIMO
Danışman: DOÇ. DR. ÜMÜT KADİROĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmanın amacı, poli(2-etilhekzil akrilat-ko-metil metakrilat)/poli etilen glikol [poli(EHA-ko-MMA)/PEG400] kopolimer karışımlarını sentezleyip, bu kopolimer karışımlarını çeşitli oranlarda lityum tuzu ile karıştırarak lityum iyon pillerde kullanılabilen oda sıcaklığında yüksek iyonik iletkenliğe sahip polimer elektrolitler elde edilmesi ve elde edilen polimer elektrolitlerin fiziksel, kimyasal ve elektrokimyasal karakterizasyonlarının yapılmasıdır. Çalışmada, önce poli(EHA-ko-MMA) kopolimeri serbest radikal polimerizasyonu yöntemi ile hazırlanmıştır. Daha sonra sentezlenen poli(EHA-ko-MMA) kopolimeri poli etilen glikol (PEG400) ile karıştırılarak poli(EHA-ko-MMA)/PEG400 polimer karışımı oluşturulmuştur. Oluşturulan poli(EHA-ko-MMA)/PEG400 karışımına farklı oranlarda, lityum perklorat (LiClO4) tuzu ilave edilerek polimer elektrolitler elde edilmiştir. Elde edilen kopolimer karışımları, FT-IR, SEM, GPC, TGA DSC ve 1H-NMR ile karakterize edilmiştir. Elde edilen polimer elektrolitlerin iyonik iletkenlikleri ac empedans spektroskopisi (EIS) ile incelenmiştir. Bu polimer elektrolitlerin elektrokimyasal deneylerden elde edilen sonuçlara göre, farklı miktarlarda ilave edilen LiClO4 miktarlarına bağlı olarak iletkenlik değerinin de değiştiği görülmüştür. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda lityum perklorat tuzunun konsantrasyonun artması ile iletkenliğin artarak pik noktasına ulaştıktan sonra azaldığı görülmüştür. Poli(EHA-ko-MMA)/PEG400 karışımına ilave edilen %15'lik (w/w) LiClO4 tuzu oranında en yüksek iletkenlik değer verdiğini görülmüştür. Ayrıca yapılan elektrokimyasal empedans ölçümleri sonucunda, oda sıcaklığındaki (250C) sıcaklıkta, poli(2-EHA-ko-MMA)/PEG400-%15'lik LiClO4 karışımın iyon iletkenliği 2,52x10-4 S/cm değerinde bulunmuştur.

Abstract:
The aim of this study is to synthesize poly(2-ethylhexyl acrylate-co-methyl methacrylate)/poly ethylene glycol [poly(EHA-co-MMA)/PEG400] copolymer mixtures and these copolymer mixtures mixed with lithium salt in various proportions, which can be used in lithium ion batteries, to obtain polymer electrolytes with high ionic conductivity at room temperature and then to make physical, chemical and electrochemical characterizations of the obtained polymer electrolytes. In the study, firstly, poly(EHA-co-MMA) copolymer was prepared using free radical polymerization method. Then, the poly(EHA-co-MMA)/PEG400 polymer mixture was formed by mixing the synthesized poly(EHA-co-MMA) copolymer with poly ethylene glycol (PEG400). The polymer electrolyte was obtained by adding lithium perchlorate LiClO4 salt at different rates to the formed poly(EHA-co-MMA)/PEG400 mixture. The resulting copolymer mixture was characterized by FT-IR, SEM, GPC TGA DSC and 1H-NMR. The ionic conductivity of the obtained polymer electrolytes was investigated by alternating current (AC) impedance spectroscopy (EIS). According to the results obtained from the electrochemical experiments of these polymer electrolytes, it was observed that the conductivity value also changed depending on the amount of LiClO4 added in different amounts. As a result of the experimental studies, it was observed that the conductivity increased with the increase in the concentration of lithium perchlorate salt and decreased after reaching the peak point. It was observed that 15% (w/w) LiClO4 salt added to the Poly(EHA-co-MMA)/PEG400 mixture gave the highest conductivity value. In addition, as a result of the electrochemical impedance measurements, the ion conductivity of the poly(2-EHA-co-MMA)/PEG400-15% LiClO4 mixture was found to be 2.52x10-4 S/cm at 250C.