Araştırma Makalesi

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

Cilt: 5 Sayı: 2 20 Aralık 2024
PDF İndir
TR EN

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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

TUBITAK, Afyon Kocatepe Üniversitesi

Proje Numarası

21.FEN.BİL.40

Teşekkür

Bu çalışma, TÜBİTAK tarafından 220N335 başvuru numaralı proje ve Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından “21.FEN.BİL.40” kodlu proje ile desteklenmiştir.

Kaynakça

  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.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Elektrokimyasal Enerji Depolama ve Dönüşüm , Malzeme Üretim Teknolojileri

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

20 Aralık 2024

Gönderilme Tarihi

26 Temmuz 2024

Kabul Tarihi

14 Aralık 2024

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2024 Cilt: 5 Sayı: 2

Kaynak Göster

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, ve 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 (01 Aralık 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, ve M. Özgül, “Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması”, J. Mater. Mechat. A, c. 5, sy 2, ss. 383–397, Ara. 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 (01 Aralık 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, vd. “Sodyum-iyon Pillerde Kullanılan MnFe-Bazlı Katotlarda Ni Etkisinin Araştırılması”. Journal of Materials and Mechatronics: A, c. 5, sy 2, Aralık 2024, ss. 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. 01 Aralık 2024;5(2):383-97. doi:10.55546/jmm.1522909