Metil, metoksietil ve trifloroetil fosfatların lityum-iyon pillerinde elektrolit içerisinde kullanımı

Abstract

Metil (TMP), metoksietil (TMEP) ve trifloroetil (TFEP) fosfatların lityum iyon pillerinde elektrolit çözücüsü, çözücü bileşeni ve katkı maddesi olarak kullanılmak üzere 1 M LiPF6 tuzu içeren elektrolit çözeltileri hazırlandı. Hazırlanan bu elektrolitler ile lityum anot ve LiFePO4 katot kullanılarak coincell piller birleştirildi. Birleştirilen pillerin siklik voltametri deneyleri, empedans ölçümleri ve farklı C oranlarında şarj-deşarj-verimlilik ölçümleri yapıldı. İncelenen fosfatların çözücü ve çözücü bileşeni olarak pil performansına sağladıkları katkı yeterli olmasa da katkı maddesi olarak pil performansını iyileştirdiği bulunmuştur. Referans çözeltisi 100 döngü sonunda %20 performans kaybına uğrayıp 121 mAhg-1 deşarj kapasitesi değerine düşerken referans çözelti üzerine %1 TFEP katkı olarak ilavesi ile çok daha az performans düşüşü (%7 - 140 mAhg-1 deşarj kapasite değeri) bulunmuştur. Katkı oranı %2'ye çıkarıldığında ise %4 oranında performans düşüşü ile 145 mAhg-1 deşarj kapasitesi değeri ölçülmüştür. TMEP %1 ve %2 oranında katkı maddesi olarak eklendiğinde ise sırasıyla %10 performans düşüşü ile 134 mAhg-1 değeri ve %6 performans düşüşü ile 125 mAhg-1 değerleri bulundu. TMP ise referans çözeltiye %1 oranında ilave edildiğinde %13 performans düşüşü ile 130 mAhg-1 deşarj kapasitesi değeri ölçülmüştür. Bu sonuçlara göre en iyi performans değeri %2 TFEP katkı maddesi içeren elektrolit çözeltisi ile elde edilmiştir.

1 M LiPF6 salt containing electrolytes were prepared using methyl (TMP), methoxy ethyl (TMEP) and triflouro ethyl (TFEP) phosphates as solvent, solvent component and additives to be used in Lithium-ion batteries. Using these eelctrolytes, coincell batteries with lithium as anode and LiFePO4 as cathode were assembled. Cyclic voltammetry experiments, impedance measurements and charge-discharge-efficiency measurements at different C rates were performed. Although the contribution of phosphates as solvent and solvent component to the battery performance was not enough, they improved the battery performance as additives. At the end of 100 cycles, the reference solution underwent a 20% performance loss and dropped to a value of 121 mAhg-1 discharge capacity while a much lower performance drop (7-140 mAhg-1 discharge capacity) was found by adding 1% TFEP as additive onto the reference solution. When the additive ratio is increased to 2%, a discharge capacity of 145 mAhg-1 is measured with a performance drop of 4%. When TMEP was added as additive in 1% and 2% ratios, the values were 134 mAhg-1 with 10% performance drop and 125 mAhg-1 with 6% performance drop respectively. TMP was added 1% as additive, 130 mAhg-1 discharge capacity with a 13% performance drop was measured. According to these results, the best performance value was obtained with an electrolyte solution containing 2% TFEP as an additive.