Şarj edilebilir elektrokromik enerji depolama cihazları için Lİ4Tİ5O12 (LTO) tabanlı elektrokromik yapılarının farklı şartlarda sentezi ve karakterizasyonu

Günümüzde enerji depolama teknolojilerinin gelişimi, yalnızca yüksek kapasiteli sistemlerin elde edilmesini değil, aynı zamanda bu sistemlere optik, işlevsel ve estetik özelliklerin kazandırılmasını da zorunlu hâle getirmiştir. Bu bağlamda yürütülen bu araştırmada, hem enerji depolama hem de optik anahtarlama işlevlerini aynı yapı içerisinde birleştirebilen yenilikçi bir Li4Ti5O12 (LTO) tabanlı elektrokromik enerji depolama cihazları için LTO elektrot geliştirilmiştir ve Nikel Oksit (NiO) elektrokromik tabanlı yapılar için karşıt elektrod olarak kullanılması durumundaki elektrokromik performansı değerlendirilmiştir. Çalışmada, yüksek yapısal kararlılığı ve uzun çevrim ömrüyle bilinen bilinen LTO ince filmleri, FTO cam altlıklar üzerine 1/1, 1.5/1 ve 2/1 Li/Ti oranlarında sol-jel/spin-coating yöntemiyle sentezlenmiş; redoks açısından aktif NiO ince filmleri ise 120–160 °C sıcaklık ve 4–6 saat süre aralıklarında hidrotermal yöntemle üretilmiştir. Elde edilen numunelerin XRD, SEM-EDX, UV-Vis analizleri ile yapısal ve optik özellikleri oraya koyularak CV ve CA analizleri ile elektrokromik performansları değerlendirilmiştir. Gerçekleştirilen ölçümler, LTO-NiO sisteminin yüksek optik modülasyon, hızlı tepki süresi ve tekrarlanabilir elektro-kimyasal kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, klasik enerji depolama yaklaşımlarına yenilikçi bir bakış kazandırarak, enerji depolama kapasitesi ile optik performansı aynı yapıda birleştiren çok işlevli cihazların geliştirilmesi yönünde önemli bir adım atılmış; bu kapsamda, kolay ve ekonomik bir yöntem olan spin-coating tekniği ile elektrokromik ve enerji depolama özelliği olan LTO elektrotlar üretilmiştir.

The development of modern energy storage technologies requires not only the achievement of high-capacity systems but also the integration of optical, functional, and aesthetic properties into these systems. In this context, the present study focuses on the development of Li4Ti5O12 (LTO) electrodes for innovative LTO-based electrochromic energy storage devices that are capable of combining both energy storage and optical switching functions within a single architecture, and on the evaluation of their electrochromic performance when used in conjunction with nickel oxide (NiO)-based electrochromic structures as counter electrodes. In this study, LTO thin films, known for their high structural stability and long cycle life, were synthesized on FTO glass substrates via the sol–gel/spin-coating method with Li/Ti ratios of 1/1, 1.5/1, and 2/1, while redox-active NiO thin films were fabricated by a hydrothermal method at temperatures ranging from 120 to 160 °C for durations of 4 to 6 h. The structural and optical properties of the obtained samples were characterized by XRD, SEM–EDX, and UV–Vis analyses, and their electrochromic performances were evaluated using CV and CA analyses. The experimental results demonstrate that the LTO–NiO system exhibits high optical modulation, fast response times, and reproducible electrochemical stability. Overall, this study represents an important step toward the development of multifunctional devices that integrate energy storage capability and optical performance within a single platform, and demonstrates that electrochromic and energy storage LTO electrodes can be successfully fabricated using the simple and cost-effective spin-coating technique.