Geri Dön

Properties of thin film LixLayTiO3 electrolyte for all-solid state Li-ion batteries

Tamamen katı hal Li-iyon bataryaları için ince film LixLayTiO3 elektrolitinin özellikleri

  1. Tez No: 447117
  2. Yazar: SENA GÜLEN ÖÇLÜ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 74

Özet

Gündelik hayatın gereksinimlerinden biri olan şarj edilebilir bataryaların içinde ağırlıklarına ve büyüklüklerine oranla verebildikleri yüksek enerji, uzun yaşam döngüleri ve çevre dostu özelliklerinden dolayı Li-iyon pilleri çokça tercih edilmektedir. Tamamen katı hal, doldurulabilir lityum iyon piller uygulama açısından yüksek potansiyele sahiptir. Çünkü geleneksel sıvı elektrolitli lityum pillerin yerini alacak olan bu pillerin yanmayan inorganik katı elektrolit kullanılması dolayısıyla güvenilirliği yüksektir. Taşınabilir elektronik cihazlardan uzay araçları için güç kaynağına, elektrikli arabalara kadar yaygın kullanım alanına sahip olabilecek bu pillerde enerji yoğunluğu yüksektir ve hafıza etkisi yoktur. Katı hal reaksiyonu ile üretilen La0.5Li0.5TiO3 (LLTO)'nun yığın iyonik iletkenliği 10-3 S/cm gibi yüksek bir değere sahip olmasına rağmen çoklu kristal yapıdaki tanecikler arasındaki zayıf bağlar sebebi ile toplam iyonik iletkenlik 10-5 S/cm olarak bulunmaktadır. İyonik iletkenliği arttırmanın bir yolu katı elektrolit katmanını geçiş metalleri ile katkılamaktır. Geçiş metali olan alüminyum ile katkılanan LLTO katı elektrolitlerin kafes parametresi ortalama iyonik yarıçapın azalması nedeni ile küçülür. Böylece Li-iyon içeriği ve dolayısıyla iyonik iletkenlik seviyesi artacaktır. Bu çalışmada alüminyum katkılı La0.5Li0.5TiO3 (LLTO) katı elektrolit yüksek vakumda RF (radyo frekans) mıknatıssal saçtırma yöntemi ile ITO kaplanmış mikroskop camı üzerine alttaş ısıtılarak büyütülmüştür. Kalınlık, optiksel geçirgenlik ve yapısal analizler, yüzey ölçer, XRD, XPS, Raman Spektroskopisi gibi cihazlar kullanılarak yapılmıştır. Al-katkılı ve saf LLTO ince filmlerin iyonik iletkenliği 1 Hz – 200 MHz frekans aralığında empedans analizörü ile prob istasyonunda ölçülmüştür. Bu ölçüm için saf ve Al katkılanmış LLTO ince filmler üzerine termal buharlaştırma yöntemi ile küçük dairesel alüminyum kontak alanları oluşturularak iyonik iletkenlik ölçümleri tamamlanmıştır.

Özet (Çeviri)

One of the requirements of daily life, the most preferred rechargeable batteries are Li-ion batteries because of high energy, long life cycle and eco-friendly properties. Having high energy density, no memory effect and slow energy losses, these batteries have applications in portable electronic devices, power source for space vehicles, electric cars etc. Furthermore, there is a strong interest in all solid-state rechargeable lithium-ion battery research, because these batteries will replace the conventional liquid electrolyte Li-ion batteries due to use of non-combustible inorganic solid electrolyte, which has high safety and reliability. While the bulk ionic conductivity of La0.5Li0.5TiO3 (LLTO) produced by solid-state reaction is 10-3 S/cm, the total ionic conductivity of LLTO is 10-5 S/cm. Another way to increase ionic property is to dope the solid electrolyte with transition metals. The substitution of transition metal leads to decrease of the lattice parameter because of reduced average ionic radius. This causes increase of Li-ion content and also ionic conductivity. In this study, initially pure and Al doped targets were fabricated by using solid-state reaction after that the available targets are placed to the sputtering gun. When the all optimizations of the system were completed, pure and Al doped LLTO thin films were deposited by RF (radio frequency) magnetron sputtering technique on ITO coated soda lime glass substrates. While the thin film was been deposited, the substrate was heated at approximately 220 oC. For ionic conductivity measurement of the Al doped LLTO electrolyte, small circular Al contact regions were created on Al doped LLTO thin films by thermal evaporation system. Afterword the impedance spectra of the sandwich structure in a frequency range of 1 Hz - 200 MHz was recorded by using probe station. Thickness, the crystal structure, optical transmission, chemical compositions, surfaces and porosity of the thin films are investigated by surface profilometer, XRD, UV-Visible Spectroscopy, XPS, and Raman Spectroscopy respectively.

Benzer Tezler

  1. Paraamino benzoik asit ve parahidrazino benzoik asit türevlerinin ince film özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of thin film properties of paraamino benzoic acid and parahydrazino benzoic acid derivaties

    DİLEK ÖĞRENCE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RİFAT ÇAPAN

  2. Determination of thin film's mechanical properties

    İnce filmlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi

    OSMAN ÇULHA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TEVFİK AKSOY

  3. Değişik yöntemlerle elde edilen CdS'ün optik ve elektriksel özelliklerinin karşılaştırılması

    Comparison of optical and electrical properties of CdS obtained with different methods

    HALİL HARUN SÜVÜT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. M. CELALETTİN BAYKUL

  4. Seçilmiş organik malzemelerin ince film ve organik buhar sensörü özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of thin film and organic vapour sensor properties of selected organic materials

    SİBEL ŞEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Fizik ve Fizik MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET EMİN ÖZEL

    PROF. DR. RIFAT ÇAPAN

  5. Perilendiimid türevlerinin organik buharlara karşı duyarlılıklarının incelenmesi

    Investigation of the sensing properties of deritaves perylenediimide to organic vapors

    YASER AÇIKBAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RİFAT ÇAPAN