Sodyum iyon pillerde katot aktif madde olarak kullanılan O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22]O2 maddesinin elektrokimyasal performansının ca katkılama ile artırılması
Enhancement of the electrochemical performance of Ca substituted O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22]O2 cathode active material for sodium ion batteries
- Tez No: 742546
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞABAN PATAT, PROF. DR. FERHAT DALDABAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sodyum iyon piller, Tabakalı metal oksitler, Katot aktif maddeler, Ca katkılama, Sodium ion batteries, Layered metal oxide, Cathode active material, Ca doping
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
SODYUM İYON PİLLERDE KATOT AKTİF MADDE OLARAK KULLANILAN O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22]O2 MADDESİNİN ELEKTROKİMYASAL PERFORMANSININ Ca KATKILAMA İLE ARTIRILMASI Yusuf TAŞ Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Ağustos 2022 Danışman: Prof. Dr. Şaban PATAT ÖZET Tabakalı yapıya sahip O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22] maddesi Co/Ni içermeyen, ucuz ve kolay sentezlenebilen bir katot aktif maddedir. Ancak O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22] katot aktif maddesi havada kararsız ve şarj/deşarj sırasında faz dönüşümü nedeniyle kapasite kaybına uğramaktadır. Bu çalışmada O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22] maddesinin havada kararlılığı artırmak, faz dönüşümü ve kapasite kaybını azaltmak için bir kısım mangan iyonu yerine Ca2+ iyonu katkılandı. O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04], O3-Na0.9[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04], Ca2+ katkılı O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] ve Ca2+ katkılı O3-Na0.9[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] katot aktif maddeleri birlikte çöktürme metodu ile sentezlendi. Sentezlenen maddeler, X-ışınları toz kırınımı, alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu, havada kararlılık ve iletkenlik ölçümü metotları ile karakterize edildi. Havada kararlılık ve iletkenlik ölçüm sonuçlarına göre Ca2+ katkılı O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] ve Ca2+ katkılı O3-Na0.9[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] katot aktif maddelerinin havada katkısız olanlardan daha kararlı ve iletkenlik değerlerinin daha yüksek olduğu bulundu. Elektrokimyasal ölçüm sonuçlarına göre katot aktif maddeler arasında Ca2+ katkılı O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] maddesinin 0.1C (16 mA/g) akım değerinde ve 1.5-4.05 V (Na/Na+ çiftine karşı) potansiyel aralığında deşarj kapasitesi (115.6 mAh/g) ve 56 döngüden sonrası kapasite korunumunun (%95.8) diğerlerininkinden daha büyük olduğu bulundu. Bütün bu sonuçlar Ca2+ katkılı O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] maddesinin ticari sodyum iyon pillerde kullanma potansiyelinin olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
ENHANCEMENT OF THE ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE OF Ca SUBSTITUTED O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22]O2 CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR SODIUM ION BATTERIES Yusuf TAŞ Erciyes University, Graduate School of Natural and Applied Sciences PhD Thesis, August 2022 Supervisor: Prof. Dr. Şaban PATAT ABSTRACT The Ni/Co free layered O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22] is cheap and easily synthesized cathode active material for rechargeable sodium ion batteries. However, the cathode material, O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22] is unstable in air and suffers a loss of capacity due to phase change during charge/discharge. In this study, Ca2+ ions were substituted for some Mn ions in O3-Na0.9[Mn0.48Fe0.30Cu0.22] material to increase its stability of in air, to reduce phase transformation and capacity loss. O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04], O3-Na0.9[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04], Ca2+ doped O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] and Ca2+ doped O3-Na0.9[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] cathode active materials were synthesized by coprecipitation method. The synthesized materials were characterized using X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, air stability and conductivity measurements. According to the stability in air and conductivity measurement results, it was found that Ca2+ doped O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] and Ca2+ doped O3-Na0.9[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04]cathode active materials are more stable in air than undoped ones and their conductivity values higher. According to the results of the electrochemical measurement, the Ca2+ doped O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] material among the cathode active materials has higher discharge capacity (115.6 mAh/g) and capacity retention (95.8%) after 56 charge/discharge cycles at a current value of 0.1C (16 mA/g) and a potential range of 1.5-4.05 V (vs Na/Na+). All these results show that Ca2+ doped O3-Na[Mn0.44Fe0.30Cu0.22Ca0.04] cathode material has the potential to be used in commercial sodium ion batteries.
Benzer Tezler
- Sodyum iyon pillerde katot aktif madde olarak kullanılan o3-Na0.90[Mn0.48Fe0.30Cu0.22]O2 maddesinin elektrokimyasal performansının ti katkılama ile artırılması
Enhancement of the electrochemical performance of ti substituted Na0.90[Mn0.48Fe0.30Cu0.22]O2 cathode active material for sodium-ion batteries
FERHAT ŞANLI
- Sodyum iyon pillerde kullanılan o3-nani1/3fe1/3mn1/3o2 katot aktif maddesinin elektrokimyasal özelliklerinin iyileştirilmesi
Enhancement of electrochemical performance of o3-nani1/3fe1/3mn1/3o2 as cathode material for sodium ion batteries
NAZLI ÖZDEMİR
- Sodyum iyon pillerde katot aktif madde olarak kullanılan tabakalı yapıdaki P2-[Na2/3Ni1/3Mn1/2Ti1/6]O2 bileşiğinin elektrokimyasal özelliklerinin iyileştirilmesi
Enhancement of electrochemical performance of multiple layer of P2-[Na2/3Ni1/3Mn1/2Ti1/6]O2 as a anode active material for sodium ion batteries
UMEED MAAROOF ALI SHOSHEN
- Sodyum iyon bataryalar ı̇çı̇n Na2/3Co1/3Ni1/3Mn1/3O2 katot aktı̇f malzemesı̇nı̇n sentezı̇ ve karakterı̇zasyonu
Synthesis and characterization of Na2/3Co1/3Ni1/3Mn1/3O2 cathode active material for sodium ion batteries
SELMA ECER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Medeniyet ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVDA AVCI
- Sodyum iyon pillere üç boyutlu yenilikçi yaklaşımlar
Innovative three-dimensional approaches to sodium-ion batteries
SIDIKA YILDIRIM GÜLTEKİN
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT