Akademik Veri Yönetim Sistemi
Elektrikli Araçlarda Lityum İyon Bataryalar, Prof. Dr. Özgül Keleş,Doç. Dr. Billur Deniz Karahan,Kerim Can Bayar, Editör, Otomotiv Teknoloji Platformu (OTEP), İstanbul, ss.175-186, 2024
Polimerik bağlayıcılar, elektrotların üretimi sırasında toz halindeki anot aktif malzemelerin bakır folyo veya yine toz halindeki katot aktif malzemelerin alüminyum folyo üzerine yayılıp kaplanmasını sağlamak için kullanılırlar. Bağlayıcıların ilk ve öncelikli fonksiyonu toz halindeki aktif malzemeleri bir arada tutmaktır. Bu yönüyle bağlayıcılar toz partiküller arasında bağlayıcı yani tutkal görevi görürler. Aktif malzemeler ile bağlayıcılar bir araya geldiğinde viskoz bir çamur oluşur. Bu çamur içerisine elektrik iletkenliğini artırmak için iletkenlik sağlayıcı aktif karbon gibi tozlar katılır. Bağlayıcıların diğer bir özelliği de bu çamurun içerisine katılan anot/katot aktif malzeme ve iletkenlik yapıcı malzemelerin çamur içerisinde homojen dağılmasına yardımcı olmak ve çamurun viskozitesini koruyarak folyo üzerine homojen kalınlıkta kaplanıp folyo ile olan ara yüzeydeki yapışmayı sağlamaktır. Anot veya katot elektrotun hazırlanması aşamasında çamurun homojen olarak folyolar üzerine kaplanmasından sonraki işlem kurutma işlemi olup bağlayıcının ısıl etkiler altında bozulmaması gereklidir. Kurutma sonrasında ise elektrotlar sıkıştırma işlemine tabi tutulurlar ki bu aşamalarda kaplamanın ısıl ve mekanik etkilere dayanımının yüksek olması gereklidir. Elektrotun Li-iyon bataryanın kullanımı sırasında yapısal bütünlüğünü koruması gerek performans gerek güvenlik açısından kritik öneme sahiptir. Elektrot yapısında güvenilir ve iyi bir çevrim performansı elde etmek için bağlayıcıların ve katkı malzemelerinin doğru seçimi ve doğru miktarlarda kullanılması önemlidir. Bu bağlayıcıların elektrokimyasal kararlılığı ile şarj/deşarj işlemleri sırasında meydana gelen mekanik sıkışmayı esnek bir şekilde karşılaması önemlidir. Ticari bataryalarda yoğunlukla poli(vinildenflorür) (PVDF) gibi geleneksel polimer bağlayıcılar kullanılsa da zayıf mekanik özellikleri ve termal stabiliteleri nedeni ile yeni nesil anot malzemeleri için uygun değillerdir. Bu dezavantajlarından dolayı farklı kimyasal bileşenlere sahip bağlayıcı türleri üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Ülkemizde vinildenflorür (VDF) üretiminin ve polimerizasyonunun zorlukları sebebiyle PVDF üreticisi bir firma bulunmamaktadır, ancak firmaların anotlarda belirli oranlarda silisyum kullanmaya başlaması PVDF’e alternatif olarak görülen karboksi-metil selüloz (CMC) ve stiren bütadien kauçuğu (SBR) karışımı polimerlere talebi arttırmıştır. Bu polimerlerin farklı sanayilere hizmet eden üreticileri ise ülkemizde bulunmaktadır. Kimya sektörünün sanayimize önemli ölçüde yön verdiği göz önüne alındığında gelişen batarya sektörünün ihtiyaçlarını gidermek için olası paydaşların bilgilendirilmesi ve yönlendirilmesi gerekmektedir. PVDF gibi sentezi zorlu polimerlerin üretiminde firmaların devlet tarafından desteklenmesi önem arz etmekteyken CMC ve SBR üretimi yapan firmaların ise bataryalarda kullanılacak kalitede üretim yapmaları için bilgilendirilmeleri önem arz eder. Bu bölümde ise yukarıda da belirtildiği gibi bataryanın önemli bir bileşeni olan ve çevrim performansını büyük ölçüde etkileyen polimerik bağlayıcıların öneminden ve bunların üretim yöntemlerinden bahsedilmiştir. Ticari olarak kullanılan polimerik bağlayıcıların özellikleri ve pazar büyüklüğü rapor kapsamında belirtilmiş olup günümüzde ticari bataryalarda en çok kullanılan PVDF bağlayıcıların farklı üretim teknikleri sunulmuştur. Ayrıca, daha yüksek özgül kapasiteye sahip yeni nesil anot aktif malzemelerin en önemli sorunu olan yüksek hacimsel genişleme için polimerik bağlayıcıların ne tür avantajlar sunduğu ve araştırmaların hangi yöne evrildiği detaylı bir şekilde sunulmuştur.