Research Article

Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması

Volume: 5 Number: 2 December 20, 2024
TR EN

Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması

Abstract

P2-NaMnO2 tabakalı metal oksit katot malzemeleri şarj edilebilir piller için yüksek kapasiteli ve ucuz bir pil malzemesi olarak bilinmektedir. Ancak Na+ iyonlarının interkalasyonu sırasında oluşan “Jahn-Teller bozulması” uygulamalarda kısıtlamalara neden olmaktadır. Yapılan çeşitli katkılamalarla bu bozulmaların baskılandığına dair çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmada, x=0-0.5 mol% aralığında değişen oranlarda Ni katkılama ile katı hal sentezi yöntemi ile Na0.67Mn0.5-xNixFe0.43Al0.07O2 kompozisyonlarında katot malzemesi tozları üretildi. Üretilen örneklerin mikro yapı incelemeleri için SEM, kristal yapı tayini için XRD ve bağ türlerinin tespiti için FTIR analizleri ile yapısal karakterizasyonları gerçekleştirildi. İncelenen örnekler arasında en düşük BET yüzey alanı katkısız kompozisyonda gözlemlenmiştir. Üretilen katotların elektrokimyasal analizleri için Na0.67Mn0.5-xNixFe0.43Al0.07O2/sodyum metali ile hazırlanan CR2032 düğme pil hücreleri kullanıldı. Oluşturulan hücrelerin CV, EIS ve kapasite ölçümleri oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Hücrelerin en yüksek kapasitesi katkısız örneklerde C/3 ve C/20 hızlarında sırasıyla 172 mAh/g ve 203 mAh/g olarak bulundu. Ni'in Na0.67Mn0.5Fe0.43Al0.07O2 içindeki içeriğinin artmasıyla Na tabakaları arasındaki mesafenin azaldığı görülmüştür. Bu durumun kristal yapıdaki Mn ve onunla yer değiştiren Ni iyonlarının iyonik yarıçaplarındaki farklılıktan kaynaklandığı söylenebilir.

Keywords

Supporting Institution

TUBITAK, Afyon Kocatepe Üniversitesi

Project Number

21.FEN.BİL.40

Thanks

This study was supported by TUBITAK with the project number 220N335 and by Afyon Kocatepe University Scientific Research Projects Coordination Unit with the project code “21.FEN.BİL.40”.

References

  1. Adekunle A. S., Oyekunle J. A. O., Oluwafemi O. S., Joshua A. O., Makinde W. O., Ogunfowokan A. O., Eleruja M. A., Ebenso E. E., Comparative Catalytic Properties of Ni(OH)2 and NiO Nanoparticles Towards the Degradation of Nitrite (NO2 - ) and Nitric Oxide (NO), International Journal of Electrochemical Science 9(6), 3008-3021, 2014.
  2. Altin S. E., Altundağ S., Altin E. M., Harfouche M., Bayri A., An investigation of the improvement in energy storage performance of Na 2/3 Mn 1/2 Fe 1/2 O 2 by systematic Al-substitution. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 31, 14784-14794, 2020.
  3. Chaali Y., Dahbi M., Sabbar E., Zakaria D., Comparative study of Na0. 67Ni0. 25Co0. 17Mn0. 58O2 P-Type cathode materials for sodium-ion batteries: Combustion synthesis and combined analysis of structural, electrical, and dielectric properties. Ceramics International 49(21), 33607-33617, 2023.
  4. Caballero A., Hernan L., Morales J., Sanchez L., Pena J. S., Aranda M. A., Synthesis and characterization of high-temperature hexagonal P2-Na 0.6 MnO 2 and its electrochemical behaviour as cathode in sodium cells. Journal of Materials Chemistry 12(4),1142-1147, 2002.
  5. Calzaferri G., Gallagher S. H., Bruehwiler D., Multiple equilibria describe the complete adsorption isotherms of nonporous, microporous, and mesoporous adsorbents. Microporous and Mesoporous Materials 330, 111563, 2022.
  6. Cao Y., Xiao M., Sun X., Dong W., Huang F., Recent Advances on High‐Capacity Sodium Manganese‐Based Oxide Cathodes for Sodium‐ion Batteries. Chemistry–A European Journal. 29(12), e202202997, 2023.
  7. Choi J. U., Yoon C. S., Zhang Q., Kaghazchi P., Jung Y. H., Lee K. S., Ahn D. C., Sun Y. K. Myung S. T., Understanding on the structural and electrochemical performance of orthorhombic sodium manganese oxides. Journal of Materials Chemistry A 7(1), 202-211, 2019.
  8. Choi W, Shin H. C., Kim J. M., Choi J.Y., Yoon W. S., Modeling and applications of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) for lithium-ion batteries. Journal of Electrochemical Science and Technology 11(1), 1-13, 2020.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Electrochemical Energy Storage and Conversion, Material Production Technologies

Journal Section

Research Article

Publication Date

December 20, 2024

Submission Date

July 26, 2024

Acceptance Date

December 14, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 5 Number: 2

APA
Kalyoncuoğlu, B., Altın, S., & Özgül, M. (2024). Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması. Journal of Materials and Mechatronics: A, 5(2), 383-397. https://doi.org/10.55546/jmm.1522909
AMA
1.Kalyoncuoğlu B, Altın S, Özgül M. Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması. J. Mater. Mechat. A. 2024;5(2):383-397. doi:10.55546/jmm.1522909
Chicago
Kalyoncuoğlu, Burcu, Serdar Altın, and Metin Özgül. 2024. “Sodyum-Iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A 5 (2): 383-97. https://doi.org/10.55546/jmm.1522909.
EndNote
Kalyoncuoğlu B, Altın S, Özgül M (December 1, 2024) Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması. Journal of Materials and Mechatronics: A 5 2 383–397.
IEEE
[1]B. Kalyoncuoğlu, S. Altın, and M. Özgül, “Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması”, J. Mater. Mechat. A, vol. 5, no. 2, pp. 383–397, Dec. 2024, doi: 10.55546/jmm.1522909.
ISNAD
Kalyoncuoğlu, Burcu - Altın, Serdar - Özgül, Metin. “Sodyum-Iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A 5/2 (December 1, 2024): 383-397. https://doi.org/10.55546/jmm.1522909.
JAMA
1.Kalyoncuoğlu B, Altın S, Özgül M. Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması. J. Mater. Mechat. A. 2024;5:383–397.
MLA
Kalyoncuoğlu, Burcu, et al. “Sodyum-Iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A, vol. 5, no. 2, Dec. 2024, pp. 383-97, doi:10.55546/jmm.1522909.
Vancouver
1.Burcu Kalyoncuoğlu, Serdar Altın, Metin Özgül. Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması. J. Mater. Mechat. A. 2024 Dec. 1;5(2):383-97. doi:10.55546/jmm.1522909