Enerji depolama uygulamaları için aerojel bazlı yenilikçi malzemeler
Enerji depolama uygulamaları için aerojel bazlı yenilikçi malzemeler
Yazar: Özdoğan, Lütfullah; Güler, Mehmet Oğuz
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 3, 2024
Anahtar kelimeler: Electrochemical Energy Storage and Conversion ; Elektrokimyasal Enerji Depolama ve Dönüşüm ; aerojel,katot malzemeler,hibrit malzemeler,lityum iyon bataryalar

Bu çalışma, LiMn2O4 katot malzemesinin kapasitesini ve döngü performansını arttırmak için LiMn2O4/karbon aerojel hibrit kompozit yapıların oluşturulmasını araştırmaktadır. LiMn2O4 tozları sol-jel yöntemiyle sentezlenmiştir daha sonra karbon aerojel yapısına dahil edilmiştir. Elektrotlar geleneksel çamur hazırlama yöntemi kullanılarak hazırlandı ve X-ışını kırınımı, Raman spektroskopisi, alan emisyon taramalı elektron mikroskobu ve termal gravimetrik analiz dahil karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçları, LiMn2O4 tozunun karakteristik kırınım zirvelerini ve karbon aerojeldeki grafitin yansıma düzlemlerini ortaya çıkarmıştır. LiMn2O4/karbon aerojel nanokompozitinin Raman spektrumunda güçlü aktif bantlar gözlenmiştir. Elektron mikroskobu sonuçları, homojen olarak dağılmış LiMn2O4 parçacıkları içeren gözenekli bir yapı sergilemiştir. Elektrokimyasal karakterizasyonlar iki aşamalı, tersine çevrilebilir bir interkalasyon reaksiyonunu göstermiştir. Elektrotların döngüsel voltametri testleri, oksidasyon ve indirgeme zirvelerini ortaya çıkarmış ve döngü sayısındaki artış, elektrolitik ve yük transfer dirençlerinde gözlenen artışlara yol açmıştır. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümleri, döngü sayısıyla birlikte yük transfer direncindeki artışın Li+ difüzyonunu olumsuz etkilediğini göstermiştir. Lityum manganez oksit (LMO) elektrotlarının spesifik kapasiteleri, karbon aerojelli kompozitin daha yüksek kapasiteye sahip olduğunu gösterdi. Ancak LMO elektrotunda, karbon aerojelin lityum iyonlarının hareketi üzerindeki etkisine atfedilen daha büyük bir kapasite kaybı yaşanmıştır.

Bu çalışma, LiMn2O4 katot malzemesinin kapasitesini ve döngü performansını arttırmak için LiMn2O4/karbon aerojel hibrit kompozit yapıların oluşturulmasını araştırmaktadır. LiMn2O4 tozları sol-jel yöntemiyle sentezlenmiştir daha sonra karbon aerojel yapısına dahil edilmiştir. Elektrotlar geleneksel çamur hazırlama yöntemi kullanılarak hazırlandı ve X-ışını kırınımı, Raman spektroskopisi, alan emisyon taramalı elektron mikroskobu ve termal gravimetrik analiz dahil karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçları, LiMn2O4 tozunun karakteristik kırınım zirvelerini ve karbon aerojeldeki grafitin yansıma düzlemlerini ortaya çıkarmıştır. LiMn2O4/karbon aerojel nanokompozitinin Raman spektrumunda güçlü aktif bantlar gözlenmiştir. Elektron mikroskobu sonuçları, homojen olarak dağılmış LiMn2O4 parçacıkları içeren gözenekli bir yapı sergilemiştir. Elektrokimyasal karakterizasyonlar iki aşamalı, tersine çevrilebilir bir interkalasyon reaksiyonunu göstermiştir. Elektrotların döngüsel voltametri testleri, oksidasyon ve indirgeme zirvelerini ortaya çıkarmış ve döngü sayısındaki artış, elektrolitik ve yük transfer dirençlerinde gözlenen artışlara yol açmıştır. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümleri, döngü sayısıyla birlikte yük transfer direncindeki artışın Li+ difüzyonunu olumsuz etkilediğini göstermiştir. Lityum manganez oksit (LMO) elektrotlarının spesifik kapasiteleri, karbon aerojelli kompozitin daha yüksek kapasiteye sahip olduğunu gösterdi. Ancak LMO elektrotunda, karbon aerojelin lityum iyonlarının hareketi üzerindeki etkisine atfedilen daha büyük bir kapasite kaybı yaşanmıştır.