Biyokütleden sodyum iyon piller için karbon anot geliştirme
Carbon anode development for biomasssodium ion battery
Yazar: ALİ RIZA TÜRKMEN
Danışman: PROF. DR. ŞABAN PATAT
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Enerji depolama sistemleri; taşınabilir elektronik cihazlar ve elektrikli araçların geliştirilmesi ve rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerjinin depolanmasında büyük öneme sahiptir. Lityum iyon piller, yüksek enerji yoğunluğu ve uzun çevrim ömrü nedeniyle taşınabilir elektronik cihaz ve elektrikli araç pazarlarına hâkimdir. Sodyum iyon piller son zamanlarda, ucuz ve bol bulunan sodyum kaynağı nedeniyle şebeke enerjisinin depolanması bakımından büyük ilgi görmektedir.
Bu çalışmada 1600oC sıcaklıkta 2 saat boyunca piroliz edilen çam odunundan elde edilen sert karbonun sodyum iyon piller için anot malzemesi olarak elektrokimyasal performansı incelenmiştir.
Sentezlenen sert karbon; X-ışını kırınımı, enerji ayırmalı x-ışını spektrometresi (EDX) donanımlı taramalı elektron mikroskobu, N2 adsorpsiyon/desorpsiyonu, Raman spektroskopisi ve iletkenlik ölçümleri ile karakterize edilmiştir.
Sert karbon anot malzemesi, çam odununun 1600oC' de basit ve tek adımda pirolizi sonucu 21% verimle sentezlenmiştir.  Sentezlenen sert karbon, 30 mA g−1 akım yoğunluğunda %26 başlangıç tersinmez kapasite, 235 mAh g−1 tersinir kapasite ve 1C akım yoğunluğunda (1C=300 mAh g-1) 134 döngüden sonra %96 kapasite tutma özelliğinin olduğu tespit edilmiştir. Ölçülen yüksek performans, çam odunundan elde edilen sert karbonun pratikte uygulanabilme potansiyelinin olduğunu göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Sodyum İyon Piller, Biyokütle, Sert Karbon, Enerji Depolama Sistemi

Abstract:
Energy storage systems have very important role in the development of portable electronic devices, electric vehicle sand large-scale electrical energy storage applications for renewable energy, such as windand solar power. Lithium ion batteries have dominated the market for portable electronic devices and electric vehicles due to the highest energy density and long cycle life. Sodium ion batteries have attracted great interest recently, especially for grid-scale energy storage because of the cheap, democratic global distribution and abundant of sodium resources.
In this study, electro chemical performance of the hard carbon derived from pine wood pyrolyzed at the temperature of 1600oC for 2 h is investigated as an anode material for sodium ion batteries.
The synthesized hard carbon is characterized by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy equipped with energy dipersive x-ray spectrometry (EDX), nitrogen adsorption sorptometry, Raman spectroscopy, and conductivity measurements.
The hard carbon anode material was successfully synthesized from pine wood via a simple, one-step pyrolysis process at 1600oC with the yield of 21%. The hard carbon demonstrates low initial irreversible capacity loss of 26%, the high reversible capacity of ∼235 mA h g−1 at a current density of  30 mA g−1, and the capacity retention of ∼96.2% after 134 cycles at 1C. This good performance high ligths the potential of the hard carbon obtained from the pyrolysis of pine wood for practical applications. 
KeyWords: Sodium Ion Batteries, Biomass, Hard Carbon, Energy Storage System