Lityum iyon piller için kalay (II) oksit kompozit anot elektrotlarının üretimi ve karakterizasyonu

 Bu çalışmada Li-iyon piller için uyumlu çekirdek olarak kalay (II) oksit anotlar kimyasal indirgeme yöntemi ile sentezlenmiştir. Karbon esaslı kabuk sentezi için mikrodalga destekli karbürizasyon yöntemi kullanılmış ve SnO tozlarının yüzeylerinde ince amorf bir karbon tabakası elde edilmiştir. Üretilen kalay (II) oksit/karbon kompozit elektrotların yüzey morfolojileri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile analiz edilmiş ve yapıların faz bileşenleri X-Işınları Difraktometresi (XRD) ile karakterize edilmiştir. Üretilen kalay (II) oksit/karbon kompozit tozları kullanılarak hazırlanan elektrotlar ile CR2016 test hücreleri hazırlanmış ve elektrotların elektrokimyasal performansı MTI BST8‒MA 8 kanallı pil test ünitesinde, oda sıcaklığında 10 mV ve 2,5 V arasında sabit 1C şarj/deşarj şartlarında akım verilerek test edilmiştir. Sonuç olarak, kalay (II) oksit/karbon kompozit elektrot malzemeleri ile 100 çevrim sonrasında 396 mAh g-1 deşarj kapasitesi elde edilmiştir.

The Production and characterization of tin (II) oxide composite anode electrodes for lithium ion batteries

In this study, the core component of the composite, tin (II) oxide powders synthesized through a facile chemical reduction methods for Li-ion batteries. As the shell structure, surfaces of the as-synthesized tin (II) oxide particles were coated with carbon through microwave assisted carburization process. The surface morphologies and phase components of the as-synthesized tin (II) oxide/carbon composites were investigated via scanning electron microscopy and X-ray diffraction methods, respectively. CR2016 type coin cells were prepared by using tin (II) oxide/carbon composite powders and electrochemical tests were performed at room temperature via 8-channel MTI BST8‒MA electrochemical test station between 10 mV and 2.5 V potential range by applying fixed 1 C state of charge conditions. The results have shown that tin (II) oxide/carbon composite structure have significantly improved the specific capacities to 396 mAh g-1 after 100 cycles.

___

  • [1] C. Chen and Y. Tseng, “Cross-interaction in Cu/Sn/Co/Sn/Ni and Cu/Sn–Co/Co/Sn– Co/Ni couples,” J. Electron. Mater., vol. 44, no. 3, pp. 1021-1027, Mar. 2015.
  • [2] X. Li, Y. Zhong, M. Cai, M. Balogh, D. Wang, Y. Zhang, R. Li and X. Sun, “Tin-alloy heterostructures encapsulated in amorphous carbon nanotubes as hybrid anodes in rechargeable lithium ion batteries,” Electrochim. Acta, vol. 89, no. 1, pp. 387-393, Feb. 2013.
  • [3] K. Wang, D. Gan, K. Hsiel and S. Y. Chiou, “The microstructure of η′-Cu6Sn5 and its orientation relationships with Cu in the early stage of growth,” Thin Solid Films, vol. 518, no. 6, pp. 1667-1674, Jan. 2010.
  • [4] A. Yamano, M. Morishita, H. Yamauchi, T. Nagakane, M. Ohji, A. Sakamoto, M. Yanagida and T. Sakai, “Electrochemical and safety performance of Li pre-doping free cell using tin-phosphate glass-silicon composite anode,” J. Power Sources, vol. 292, no. 1, pp. 31-38, Oct. 2015.
  • [5] Y. Idota, T. Kubota, A. Matsufuji, Y. Maekawa and T. Miyasaka, “Tin-based amorphous oxide: a high-capacity lithium-ion-storage material,” Science, vol. 276, no. 5317, pp. 1395-1397, May 1997.
  • [6] J H. Giefers, F. Porsch and W. G., “Kinetics of the disproportionation of SnO,” Solid State Ionics, vol. 176, no. 1-2, p. 199–207, Jan. 2005.
  • [7] J. Chouvin, C. Branci, J. Sarradin, J. Fourcade, J. Jumas, B. Simon and P. Biensan, “Lithium intercalation in tin oxide,” J. Power Sources, vol. 1, no. 1, p. 277–281, Sept. 1999.
  • [8] I. Courtney and J. Dahn, “Electrochemical and In Situ X‐ray diffraction studies of the reaction of lithium with tin oxide composites,” J. Electrochem. Soc., vol. 144, no. 6, pp. 2045-2052, Nov. 1997.
  • [9] D.-S. Wu, C.-Y. Han, S.-Y. Wang, N.-L. Wu and I. Rusakova, “Microwave assisted solution synthesis of SnO nanocrystallites,” Mater. Lett., vol. 53, no. 3, p. 155–159, Mar. 2002.
  • [10] F. Kazumi, N. Chizuko, M. Keizo and M. Shunmei, “Preparation of Tin(II) Oxide by a homogeneous precipitation method,” B. Chem. Soc. Jpn., vol. 63, no. 9, pp. 2718-2720, June 2006.
  • [11] V. Jimenez, A. E. J. Gonzalez-Elipe, A. Justo and A. Fernandez, “Synthesis of SnO and SnO2 nancrystalline powders by the gas phase condensation method,” Sensor. and Actuator., vol. 31, no. 1-2, pp. 29-32, Feb. 1992.
  • [12] K. Amitabh and R. Rustum, “RESA- A wholly new process for fine oxide powder preparation,” J. Mater. Res., vol. 3, no. 6, pp. 1373-1377, Dec. 1988.
  • [13] F. J. E. Pires, R. Savu, M. Zaghate, E. Longo and J. Varela, “Microwave-assisted hydrothermal synthesis of nanocrystalline SnO powders,” Mater. Lett., vol. 62, no. 2, pp. 239-242, Jan. 2008.
  • [14] H. Avila and J. Rodríguez-Páez, “Solvent effects in the synthesis process of tin oxide,” J. Non-Cryst. Solids, vol. 355, no. 14-15, pp. 885-890, June 2009.
  • [15] H. Yamaguchi, S. Nakanishi, H. Iba and T. Itoh, “Amorphous polymeric anode materials from poly(acrylic acid) and tin(II) oxide for lithium ion batteries,” J. Power Sources, vol. 275, no. 1, pp. 1-5, Feb. 2015.
  • [16] Lu, C. Ma, J. Alvarado, T. Kidera, N. Dimov, Y. S. Meng and S. Okada, “Electrochemical properties of tin oxide anodes for sodium-ion,” J. Power Sources, vol. 284, no. 1, pp. 287-295, June 2015.
  • [17] M. Shimizu, H. Usui and H. Sakaguchi, “Electrochemical Na-insertion/extraction properties of SnO thick-film electrodes prepared by gas-deposition,” J. Power Sources, vol. 248, no. 1, p. 378–382, Feb. 2014.
  • [18] L. Bardini, A. Pappacena, M. Dominguez-Escalante, J. Llorca, M. Boaro and A. Trovarelli, “Structural and electrocatalytic properties of molten core Sn@SnOx nanoparticles on ceria,” Appl. Catal. B-Environ., vol. 197, no. 1, p. 254–261, Nov. 2016.
  • [19] B. Huang, X. Li, Y. Pei, S. Li, X. Cao, R. Massé and G. Cao, “Novel carbon-encapsulated porous SnO2 anode for lithium-ion batteries with much improved cyclic stability,” Small, vol. 12, no. 14, pp. 1645-1955, Feb. 2016.
  • [20] G. Yang, A. Frenkel, D. Su and X. Teng, “Enhanced electrokinetics of C− C bond splitting during ethanol oxidation by using a Pt/Rh/Sn catalyst with a partially oxidized Pt and Rh core and a SnO2 shell,” Chem. Cat. Chem., vol. 8, no. 18, p. 2876–2880, 2016.
  • [21] M. O. Guler, A. Akbulut, T. Cetinkaya, M. Uysal and H. Akbulut, “Improvement of electrochemical and structural properties of LiMn2O4 spinel based electrode materials for Li-ion batteries,” Int. J. Hydrogen Energ., vol. 39, no. 36, pp. 21447-21460, Dec. 2014.
  • [22] M. O. Guler, T. Cetinkaya, U. Tocoglu and H. Akbulut, “Electrochemical performance of MWCNT reinforced ZnO anodes for Li-ion batteries,” Microelectron. Eng., vol. 118, no. 1, pp. 54-60, Apr. 2014.
  • [23] U. Tocoglu, O. Cevher, M. O. Guler and H. Akbulut, “Core–shell tin-multi walled carbon nanotube composite anodes for lithium ion batteries,” Int. J. Hydrogen Energ., vol. 39, no. 36, p. 21386–21390, Dec. 2014.
  • [24] U. Tocoglu, O. Cevher, M. O. Guler and H. Akbulut, “Coaxial silicon/multi-walled carbon nanotube nanocomposite anodes for long cycle life lithium-ion batteries,” Appl. Surf. Sci., vol. 305, no. 1, p. 402–411, June 2014.
Sakarya University Journal of Science-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 1997
  • Yayıncı: Sakarya Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Proses Azaltıcı Kalıp Tasarımında Endüstriyel Bir Ürünün Delme ve Kılavuz Çekme İşlemlerinin Nümerik Model Analizi

Mehmet Onur Yağır, Osman Hamdi Mete

İkili yanıt değişkenine sahip modellerin yeterliliklerine ilişkin benzetim çalışması – parametrik olmayan yöntemler

Betül Kan Kılınç, Mustafa Çavuş

Ağva ilçe merkezine ait taşkın yayılım haritalarının ve mevcut binaların taşkın su seviyelerinin tespiti

Osman Sönmez, Fatma Demir

Kâğıt atıksularından bütünleşik membran sistemi ile su geri kazanımı ve konsantre atık minimizasyonu

Coşkun AYDINER, Esra CAN DOĞAN, Berna KIRIL MERT, Ali Oğuzhan NARCI, Elif DURNA, Umur Alkan AKBACAK

Sismik Yansıma ve Gravite Verilerinden Saros Körfezinin Temel Yapısının İncelenmesi

Günay Beyhan, Ayhan Keskinsezer, Ali Silahtar

Toz metalurjisi tekniği ile üretilen kobalt esaslı süperalaşımlarda element ilavelerinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi

Özgür ÖZGÜN, Ömer Faruk AKBULUT

Şiddetli sıcak hava dalgaları: dinamik-fiziksel etkenler ve bu sıcak hava dalgalarının özellikleri

Meral DEMİRTAŞ

S235JR karbon çeliği ile AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğin mig kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliğinin incelenmesi

Ali YÜRÜK, Batuhan Bozkurt, Nizamettin Kahraman

Lityum iyon piller için kalay (II) oksit kompozit anot elektrotlarının üretimi ve karakterizasyonu

Mehmet Oğuz Güler

Farklı ısıların kiremit mekanik dayanımına etkileri

Ferhat Aydın