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

Authors : Burcu Kalyoncuoğlu, Serdar Altın, Metin Özgül

Pages : 383-397

Doi:10.55546/jmm.1522909

View : 60 | Download : 53

Publication Date : 2024-12-20

Article Type : Research Paper

Abstract :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.
Keywords : Yeni nesil piller, Sodyum-iyon piller, MnFe-bazlı katotlar, Ni katkılama, Na0.67Mn0.5-xNixFe0.43Al0.07O2