Lityum iyon piller (LİP), yüksek enerji yoğunlukları ve uzun ömürleri ile taşınabilir elektronik cihazlarda ve elektrikli araçlarda (EV'ler) yaygın olarak kullanılan elektrokimyasal enerji depolama sistemleridir. Günümüzde en yaygın kullanılan katot materyallerinden biri olan LiNiO2, yüksek kapasite ve enerji yoğunluğu sunmasına rağmen, düşük termal kararlılık, kapasite kaybı ve yüksek voltajda bozulma gibi dezavantajlara sahiptir. Bu dezavantajlar, LİP'lerin güvenliğini ve uzun vadeli performansını olumsuz etkilemektedir. Bu çalışmada, LiNiO2 katot materyalinde kristal yapıda bulunan Ni bölgelerine %2,5, %5 ve %10 oranlarında Mn ve Al ikamelerinin elektrokimyasal performans ve fiziksel özellikleri üzerindeki etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Bir ikame olarak Mn, katot materyalinin kristal yapısını optimize etmek ve Li+ iyonlarının difüzyonunu kolaylaştırarak kapasiteyi ve döngü ömrünü önemli ölçüde arttırmak için tercih edilmişken, Al katot materyalinin döngüsel performansını arttırmak için tercih edilmiştir. Elde edilen bulgular, %2,5 ve %5 Mn ve Al ikamesinin sırasıyla 201,01 mAh/g ve 202,09 mAh/g başlangıç kapasiteleri ve %82,79 ve %81,43 kapasite tutma oranları ile LiNiO2 katot materyalinin dezavantajlarını ortadan kaldırmada ve LİP'lerin performansını ve güvenliğini geliştirmede umut vadeden bir yöntem olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, LİP'lerin gelecekteki gelişimi için önemli bir temel oluşturacaktır.
Lithium ion batteries (LIBs) are electrochemical energy storage systems widely used in portable electronic devices and electric vehicles (EVs) with their high energy density and long lifetime. Although LiNiO2, one of the most widely used cathode materials today, offers high capacity and energy density, it has disadvantages such as low thermal stability, capacity loss and degradation at high voltage. These disadvantages adversely affect the safety and long-term performance of LIPs. In this study, the effects of 2.5%, 5%, and 10% Mn and Al substitutions for Ni sites in the crystal structure of LiNiO2 cathode material on electrochemical performance and physical properties have been systematically investigated. Mn as a dopant was chosen to optimise the crystal structure of the cathode material and to facilitate the diffusion of Li+ ions to increase the capacity and cycle life significantly. In contrast, Al was chosen to enhance the cycling performance of the cathode material. The findings show that 2.5% and 5% Mn and Al doping with initial capacities of 201.01 mAh/g and 202.09 mAh/g and capacity retention rates of 82.79% and 81.43%, respectively, is a promising method to overcome the disadvantages of LiNiO2 cathode material and improve the performance and safety of LIPs. This study will lay an important foundation for the future development of LIPs.
