Sodyum iyon pillerde katot aktif madde olarak kullanmak amacı ile Fe1-x Mnx[Fe(CN)6] maddesinin geliştirilmesi
Development of Fe1-x Mnx[Fe(CN)6] to be used as cathode active material in sodium ion batteries
- Tez No: 934795
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞABAN PATAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: sodium iyon piller, sert karbon, prusya mavisi, sodium ion batteries, hard carbon, Prussian blue analogue
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Sodyum iyon piller, büyük ölçekte enerji depolama sistemleri için en ümit verici seçeneklerden biridir. Ancak yüksek performanslı sodyum iyon pillerin geliştirilmesinde uygun elektrot aktif maddelerin araştırılması kritik öneme sahiptir. Prusya mavisi türev bileşikleri; kolay hazırlanmaları, yüksek kapasite, düşük maliyet ve konuk iyonların yapıya giriş-çıkışı sırasında yapısal ve boyutsal kararlılık nedeniyle sodyum iyon piller için en ümit verici maddelerden biridir. Karbon esaslı maddeler ise en ümit verici anot maddeleri olarak görülmektedir. Bu çalışmada NaxMn1-yFey[Fe(CN)6].nH2O katot elektrot aktif maddesi birlikte çöktürme metodu ile hazırlandı. Bu numunelerin mikroyapısı ve elektrokimyasal performansına kompleks yapıcı madde, NaCl, inert atmosfer, reaksiyon süresi, pH, başlangıç maddesi ve karıştırma hızının etkisi sistematik olarak araştırıldı. 1200 rpm karıştırma hızında sentezlenen katot maddesi 200-300 nm boyutunda küresel taneciklerden oluşmaktadır. Sert karbon (HC) anot elektrot aktif maddesini sentezlemek için belli bir miktar çam odunu tüp fırına konarak argon atmosferinde 1300oC sıcaklıkta 2 saat tutuldu. Katot maddeleri 17 mA/g akım yoğunluğunda 100 mAh/g deşarj kapasitesi ve 85 mA/g akım yoğunluğunda 50 şarj/deşarj sonrası %80 kapasite korunumu gösterdi. HC/Na1.34Mn0.50Fe0.28[Fe(CN)6]0.72.2.09H2O tam hücresinin 17 mA/g akım yoğunluğunda 197 Wh/kg (anot ve katot toplam kütlesine göre) spesifik enerjiye ve 85 mA/g akım yoğunluğu ve 50 şarj/deşarj döngü sonrası 117 Wh/kg enerji yoğunluğuna sahip olduğu bulundu. NaxMn[Fe(CN)6].nH2O katot elektrot aktif maddesi için elde edilen performans, ticari sodium iyon pil uygulamaları için bu maddeyi ümit verici yapmaktadır.
Özet (Çeviri)
Na-ion batteries (SIBs) are one of the most promising alternatives for large-scale energy storage systems. However, an exploration on suitable electrode materials is critical to realize SIBs with high performance. Prussian blue analogues (PBAs) are among the most promising cathode materials for SIBs because of their easy preparation, high capacity, low cost, structural and dimensional stability during the insertion/extraction of guest ions. Carbonaceous materials are regarded as the most promising anode materials for SIBs. In this study, Na-rich PBAs, NaxMn1-yFey[Fe(CN)6].nH2O, are prepared via coprecipitation method. The influence of complexing agent, NaCl, inert atmosphere, reaction time, temperature, pH, precursors and stirring speed on the microstructure and electrochemical performance of these samples is investigated systematically. The cathode material synthesized at a stirring speed of 1200 rpm consists of spherical particles with size of 200-300 nm. In order to prepare hard carbon (HC) anode material, certain amount of poplar wood is loaded in a tube furnace and heated at 1300oC for 2h under an argon atmosphere. The cathode material shows a discharge capacity of 100 mAh/g at 17 mA/g and capacity retention of 80% over 50 cycles at 170 mA/g. The full cell, HC/Na1.34Mn0.50Fe0.28[Fe(CN)6]0.72.2.09H2O, shows the energy density of 197 Wh kg−1 at 17 mA/g and 117 Wh kg-1 after 50 charge/discharge cycles at 85 mA/g based on the total mass of cathode and anode materials. These desired performances of NaxMn[Fe(CN)6].nH2O make it a promising cathode material for practical applications in SIBs.
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 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
YUSUF TAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞABAN PATAT
PROF. DR. FERHAT DALDABAN
- 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 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 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