NMC tipi atık lityum iyon pillerin kara kütlesinden Ni-Mn-Co esaslı malzemelerin geri kazanımı ve süperkapasitör uygulamalarının incelenmesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: OĞUZHAN ONAR

Danışman: Metin GENÇTEN, Sezgin YAŞA

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, ikincil lityum-iyon pil atıklarından elde edilen kara kütle, hidrometalurjik proseslerle geri dönüştürülerek, asimetrik tip süperkapasitörlerin pozitif elektrot bileşiminde yeniden değerlendirilmiştir. Öncelikle NMC esaslı aktif malzeme, H₂O₂ ilaveli H₂SO₄ çözeltisi kullanılarak bir dizi liç işlemine tabi tutulmuştur. Çözeltideki Ni, Mn ve Co iyonları CNMOH yapısında çöktürülerek ilk süperkapasitörün pozitif elektrot bileşimi hazırlanmış ve izleyen aşamada, CNMOH'ye 500°C'de kalsinasyon işlemi uygulanarak ikinci elektrodun aktif malzemesi olan CNMO sentezlenmiştir. Üçüncü elektrot yapısında kullanılan CNMS ise iyon değiştirme yöntemiyle hidrotermal olarak oluşturulmuştur. Üretilen bütün tozların yapısal, morfolojik ve kimyasal karakteristikleri X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) gibi birçok analiz yöntemi kullanılarak incelenmiştir. CNMOH//G, CNMO//G ve CNMS//G yapısında oluşturulan DPTAS'ların elektrokimyasal özellikleri CV, GCD ve EIS testleri ile değerlendirilmiştir. Üç elektrot sisteminde her üç elektrot arasında en yüksek alansal kapasitansı, 5 mV/s tarama hızında 1262 mF/cm2 değeri ile CNMS elektrodu göstermiştir. DPTAS'ların içerisinde ise aynı tarama hızlarında en yüksek alansal kapasitansı 252 mF/cm2 ile CNMOH//G gösterirken, 65.4 F/g'lik en yüksek spesifik kapasitans CNMS//G tarafından ölçülmüştür. Ayrıca, metal hidroksit tipindeki DPTAS 8.78 Wh/kg değeriyle en üstün enerji yoğunluğunu sergilerken CNMO//G, 334.35 W/kg ile süperkapasitörler içerisinde en çok güç yoğunluğu performansını sunmaktadır. CNMOH//G, 10000 döngü sonunda başlangıç kapasitesini %100'e yakın koruyarak ileri seviyede elektrokimyasal kararlılık ortaya koymuş ve döngü sonrası Koulombik verimliliği yaklaşık %100 değerinde sabit kalmıştır. Bu sonuçlar, üç farklı süperkapasitörün de yüksek enerji ve güç yoğunluğu, üstün alansal kapasitans ve uzun döngü ömrü gibi belirli özellikleri ile öne çıktığını ve enerji depolama cihazları açısından yüksek potansiyel sergilediğini göstermiştir.