Mn Katkısının LiCoO2 Katot Aktif Maddesinin Yapısı ve Morfolojisine Olan Etkileri

Yıl 2015, Cilt: 15 Sayı: 3, 1 - 6, 30.12.2015

Burak Aslan Emre Ateş Mustafa Gözüaçık Tuğçe Karabacak Aydın Köknar Gürsel Örs Abdullah Kamil Özsoy Sümeyye Ünlü Merve Tekin Deran Turan Uğur Vural Can Fırat Yamacı Sevda Avcı

Öz

Güncel hayatımızda, cep telefonları ve diz üstü bilgisayarlar gibi taşınabilir elektronik cihazların sayısının
hızla artması ile yüksek enerji yoğunluklu, hafif, kompakt ve şarj edilebilir pillerle ilgili araştırmalar
yoğunlaşmıştır. Bu makalede Li-iyon pillerinde en çok kullanılan katot malzemesi olan LiCoO2’de Co
yerine Mn katkılaması yapılarak, bu katkılamanın kristal yapı ve morfolojik özellikleri nasıl etkilediği
incelenmiştir. LiCo1-xMnxO2 bileşikleri x=0.1 aralığında katıhal reaksiyonları ile üretilmiş ve örneklerin
yapısal ve morfolojik özellikleri XRD ve SEM teknikleri ile araştırılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda
0≤x≤0.2 örneklerinde LiCoO2 fazı kararlı faz durumunda iken, Mn miktarının artması ile Li2MnO3ve
LiMn2O4 spinel fazı ortaya çıkmıştır.

Anahtar Kelimeler

LiCoO2, Li-iyon Pili, Katot

Kaynakça

• Whittingham M. S., 2004. Li batteries and cathode materials, Chem. Rev. 104, 4271-4301.
• Ellis, B. L., Lee, K. T., Nazar, L. F., (2010). Positive electrode materials for Li-ion and Li-batteries, Chemistry of Materials, 22, 691-714.
• Mizushima, K., Jones, P., Wiseman, P. J., Goodenough, J. B., 1980. LixCoO2 (0<x<-1): A new cathode material for of high energy density, Materials Research Bulletin, 15, 783-789.
• Mizushima, K., Jones, P., Wiseman, P. J., Goodenough, J. B., 1980. LixCoO2 (0<x<-1): A new cathode material for of high energy density, Materials Research Bulletin, 15, 783-789.
• Delmas, C., Saadoune, I., (1992). Electrochemical and physical properties of the LixNi1−yCoyO2 phases, Solid State Ionics 53, 370-375, 1992.
• Gummow, J., Thackeray, M. M., (1993). Characterization of LT-LixCo1-yNiyO Electrodes for Rechargeable Lithium Cells, Journal of Electrochemical Society, 140, 3365-3368.
• Arai, H., Okada, S., Sakurai, Y., Yamaki, J., (1997). Electrochemical and Thermal Behavior of LiNi1-zMO2
• (M = Co, Mn, Ti), J. Electrochem. Soc. 144, 3117-3125.
• Ohzuku T. (1997). Innovative insertion material of LiAl1/4Ni3/4O2 (R-m ) for lithium-ionbatteries,J. Power Sources68, 131-134.
• Jang Y., Huang, B., Wang, H., Sadoway, D. R., Ceder, Intercalation RechargeableLithium Electrochem. Soc. 146, 862-868. (R-3m) for J. Batteries,
• Maugera, A., Zhangb, X., Groultb, H., Julienc, C. M., (2011). LiCo1-yByO2 as Cathode Materials for Rechargeable Lithium Batteries, ECS Transactions, 35, 141-148.
• Yanase, I., Ohtaki, T., Watanabe, M., 2002. Application of combinatorial process to LiCo1- xMnxO2 (0≤x≤0.2) powder synthesis, Solid State Ionics,151, 189-196.
• Suresh, P., Rodrigues, S., Shukla, A. K., Vasan, H. N., Munichandraiah, N., 2005. Synthesis of LiCo1-xMnxO2 from a low temperature route and characterization as a cathode materials in Li-ion cells, Solid State Ionics, 176, 281-290.
• Kim, S. K., Yang, D. H., Sohn, J. S., Jung, Y. C., 2012. Resynthesis of LiCo1-xMnxO2 as a cathode material for lithium secondary batteries, Met. Mater. Int.,2, 321- 326.
• Waki, S., Dokko, K., Itoh, T., Nishizawa, M., Abe, T., Uchida, I., 2000. High-speed voltammetry of Mn- doped LiCoO2 using microelectrode technique, J. Solid State Electrochem, 4, 205-209.
• Stoyanova, R., Zhecheva, E., Zarkova, L., (1994). Effect of Mn-substitution for Co on the crystal structure and acid delithiation of LiMnyCo1-yO2 solid solutions, Solid State Ionics, 73, 233-240.
• Larson, A. C., Von Dreele, R. B., 2004. General Structural Analysis System, Los Alamos National Laboratory Report, 86-748.
• Tobby, H. B., (2001). EXPGUI, a graphical user interface for GSAS, J. Appl. Crystallogr., 34, 210-213.
• Orman, H. J., Wiseman, P. J., 1984. Cobalt (III) Lithium oxide, CoLiO2: Structure refinement by powder neutron diffraction, Acta. Cryst., C40, 12-14.
• Park, S. H., Sato, Y., Kim, J. K., Lee, Y. S., 2007. Powder property and electrochemical characterization of Li2MnO3 material, Materials Chem. And Phys.,102, 225-230.
• Taracson, J. M., Guyomard, D., (1991). Li metal free rechagable batteries based on Li1+xMn2O cathodes (0≤x≤1) and carbon anodes. J. Electrochem. Soc., 138, 2864-2868.
• Goodenough, J., Kim, Y., 2010. Challenges for rechargable Li batteries, Chem. Mater., 22, 587-603.