Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, Met.Ve Malzeme Müh.Böl., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Sezgin YAŞA
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Metin Gençten
Eş Danışman: Burak Birol
Özet:
Dünyada enerji depolama sistemlerine olan ihtiyacın hızla arttığı ve kaynakların
sınırlı olduğu göz önüne alındığında, kullanılmış enerji depolama sistemlerinin
geri dönüşümden yeni ürünlerin geliştirilmesi oldukça önemli bir konu haline
gelmektedir. Dünyadaki kaynakların hızla tüketilmesinin, geri dönüşüm yoluyla
üretilecek malzemelere olan ihtiyacı artıracağı ise başka bir gerçektir. Bu çalışma
kullanılmış lityum iyon pillerden R-CoS, R-CoxSy ve Co(OH)2 gibi yeni
malzemelerin geri dönüşüm yoluyla üretimini kapsamaktadır. Bu çalışmada,
kullanılmış ticari LiCoO2 tipi Li-iyon pil (LCO), asimetrik tip süperkapasitör
elektrot bileşenleri için yeni malzemeler üretmek amacıyla kullanılmıştır.
Öncelikle kullanılmış lityum iyon piller parçalanarak LCO içeren aktif madde
alınmış daha H2O2 içeren H2SO4 çözeltisinde ve H2O2 içeren HNO3 çözeltilerinde
liç işlemleri yapılmıştır. Çözeltideki Co+2 iyonları R-CoS, R-CoxSy ve Co(OH)2
formunda çöktürülmüştür. Co(OH)2 ayrıca 450 ºC ve 1000 ºC’ de kalsinasyon
xvi
işlemlerine tabi tutularak sırasıyla, Co3O4-450 ve Co3O4-1000 malzemeleri
üretilmiştir. Üretilen bütün malzemeler süperkapasitör elektrot malzemesi bileşeni
olarak kullanılmış ve düğme pil tipi süperkapasitörler DPTAS’lar üretilmiştir.
Üretilen DPTAS’ların elektrokimyasal özelliklerini değerlendirmek için GCD, CV
ve EIS ölçümleri kullanılmıştır. Pozitif elektrot bileşiminde farklı oranlarda RCoS kullanılan DPTAS’lar içindeki en yüksek spesifik kapasitans değeri, 1 A.g-1
akım yoğunluğunda 70.5 F.g-1 olarak K80 kodlu DPTAS’da elde edilmiştir. 1 A.g-1
akım yoğunluğunda en yüksek alansal kapasitans değeri ise K80 kodlu DPTAS’da
1277 mF.cm-2 olarak belirlenmiştir. K80 kodlu DPTAS ile yapılan uzun döngü
testi sonucunda başlangıç kapasitansını %95,3 oranında koruduğu belirlenmiştir.
Pozitif elektrot bileşiminde farklı oranlarda R-CoxSy ve KK-GO ile hazırlanan
DPTAS’lardan en yüksek alansal kapasitans değerinin, KS/KK-GO%15 kodlu
DPTAS’da olduğu belirlenmiştir ve bu değer 3 mA.cm-2
akım yoğunluğunda 101
mF.cm-2 olarak ölçülmüştür. KS/KK-GO%15 kodlu DPTAS ile yapılan 1000
döngü testi sonucunda başlangıç kapasitansının yaklaşık %94 oranında korunduğu
belirlenmiştir. Co(OH)2, Co3O4-450 ve Co3O4-1000 kullanılarak Co(OH)2/KK,
Co3O4-450/KK ve Co3O4-1000/KK kodlu DPTAS’lar üretilmiştir. Co3O4-450/KK
kodlu DPTAS’da, 1 mA.cm-2
akım yoğunluğunda 98 mF.cm-2 olan en yüksek
alansal kapasitans değerine ulaşılmıştır. Co3O4-450/KK kodlu DPTAS ile yapılan
1000 döngü testi sonucunda başlangıç kapasitansını %100’ün üzerinde koruduğu
belirlenmiştir.