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

Betonarme binalardaki perde duvar miktarının bina performansına etkisi

Gökhan Barış Sakcalı, Hamide Tekeli, Fuat Demir

Yalın Üretime Geçiş Sürecinde Değer Akışı Haritalama Tekniğinin Kullanılması: Büyük Ölçekli Bir Traktör İşletmesinde Uygulama

Mehmet Rıza Adalı, Alper Kiraz, Uğur Akyüz, Betül Halk

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

Meral DEMİRTAŞ

Odaklanış İyon Demeti (FIB) Kesitlemesi ile Diş Dokularına ait İçyapıların Mikro/Nano-Analizi

Meltem Sezen, Feray Bakan

Kesirli mertebeden integro-diferansiyel denklemlerin çözümü için sayısal bir yöntem

Sertan ALKAN

AHP ve PROMETHEE Yöntemleri ile Lastik Üreticisi Bir Firma için Tedarikçi Seçimi

Atakan ALKAN, Haluk Çağrı KASIMOĞLU, Cemil ÇELİK, Zerrin ALADAĞ

Fotokopi merkezlerinde partikül madde konsantrasyonlarının ve element kompozisyonlarının belirlenmesi

Simge ÇANKAYA, Beyhan PEKEY

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

Mehmet Onur Yağır, Osman Hamdi Mete

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

Nano TiO2 dolgulu polimer esaslı hidrofobik kaplamanın yüzey özelliklerinin incelenmesi

Cem MEHMETALİOĞLU, Uğursoy OLGUN, Şaduman ŞEN, Uğur ŞEN, Akın AKINCI, Ebru AKCAN, Arzu ÖZÜYAĞLI