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 piller için karbon takviyeli yenilikçi katot elektrotların sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of electrochemical properties of carbon reinforced innovative cathode electrode for sodium ion batteries
AYŞENUR ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER