-
شماره ركورد
30827
-
پديد آورنده
محمدباقر سبحان منش
-
عنوان
كاربرد نانو كامپوزيت RGO/SnO2 QDs در بهبود عملكرد باتري¬هاي قابل شارژ آبي و ناآبي آلومينيوم يون
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
شيمي تجزيه
-
سال تحصيل
1396
-
تاريخ دفاع
1402/11/14
-
استاد راهنما
دكتر سيد محمد رضا ميلاني حسيني - دكتر علي غفاري نژاد
-
استاد مشاور
دكتر رضا دانش طلب
-
دانشكده
شيمي
-
چكيده
در حدود يك دهه اخير باتري¬هاي آلومينيوم يون با ويژگي¬¬هاي جذاب مانند ارزان¬بودن، تعداد چرخه شارژ و دشارژ زياد، ايمني مطلوب، ظرفيت حجمي بالا، انعطاف¬پذيري و سرعت شارژ و دشارژ بالا پا به دنياي باتري گذاشته¬اند. يكي از چالش¬هاي اين باتري كم بودن ظرفيت وزني آن نسبت به باتري ليتيوم يون است. براي ارتقاء ظرفيت باتري مذكور به دنبال آن هستيم كه ساختار كاتد باتري را تقويت كنيم. ¬در اين تحقيق سه ماده كاتدي شامل گرافن اكسايد (GO)، گرافن اكسايد كاهشيافته (RGO)، كامپوزيت گرافن اكسايد كاهشيافته و نقاط كوانتومي اكسيد قلع (RGO/SnO2 QDs) تهيه گرديد. ويژگي¬هاي ساختاري مواد با استفاده از روشهاي پراش اشعه ايكس (¬XRD) ، رامان ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM) ¬، از ميكروسكوپ الكتروني عبوري وضوح بالا (¬HR-TEM) ¬و سنجش تخلخل (BET)¬¬¬ ¬ بررسي گرديد. با هر يك از مواد كاتدي بهطور مجزا يك دوغاب تهيه گرديد و بر روي ورق گرافيت پوشش داده شد. كاتدهاي حاصل و كاتد ورق گرافيت در مقابل يك آند ورق آلومينيوم درون يك الكتروليت حاوي يون آلومينيوم قرار گرفتند تا چهار باتري مورد مطالعه را شكل دهند. در بخش اول تحقيق از محلول آبي 1 مولار AlCl3 و در بخش دوم تحقيق از مايع يوني AlCl3/Et3NHCl بهعنوان الكتروليت استفاده گرديد. عملكرد الكتروشيميايي باتري¬هاي حاصل با روش¬هاي ولتامتري چرخه¬اي (CV) ، طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) و آزمون¬هاي شارژ و دشارژ بررسي گرديد.
باتري آلومينيوم يون آبي ساخته شده با كاتد RGO/SnO2 QDs پس از 100 چرخه شارژ و دشارژ در چگالي جريان A g-1 400 ظرفيت دشارژ ويژهmAh g−1 193 با بازده كولمبي 103% را نشان داد. عملكرد چرخه طولاني باتري پس از 5620 چرخه شارژ و دشارژ در چگالي جريان¬ A g-1¬1500 در مقايسه با ساير باتري¬هاي مورد مطالعه بسيار خوب ارزيابي گرديد بهطوري¬ كه ظرفيت باتري نسبت به چرخه 100 تنها 6% افت نمود و به mAh g−1 78 رسيد. بازده كولمبي براي چرخههاي پاياني اين باتري 95% ثبت گرديد.
كاتد RGO/SnO2 QDs در باتري آلومينيوم يون ناآبي ظرفيت دشارژ ويژه عالي mAh g−1 231 در چگالي جريان A g−1 2 پس از 300 چرخه شارژ و دشارژ متوالي، همراه با بازده كولمبي 3/98 درصد را نشان داد و پس از اعمال حدود 25000 چرخه شارژ و دشارژ متوالي در چگالي جريان A g−1 5/2 ظرفيت ويژه دشارژ باتري mAh g−1 163 با بازده كولمبي 89% ثبت گرديد. هر دو باتري آلومينيوم يون با الكتروليت آبي و ناآبي در مقايسه با سه باتري ديگر عملكرد سرعت شارژ و دشارژ بسيار خوبي را نشان دادند؛ لذا كامپوزيت RGO/SnO2 QDs مي¬تواند بهعنوان يك كانديداي مناسب براي كاتد باتري آلومينيوم يون انتخاب گردد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/02/15
-
عنوان به انگليسي
Application of RGO/SnO2 QDs nanocomposite in improving the performance of non-aqueous and aqueous aluminum ion rechargeable batteries
-
تاريخ بهره برداري
2/2/2025 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدباقر سبحان منش
-
چكيده به لاتين
In the past decade, aluminum-ion batteries have entered the world of batteries with attractive features such as cheapness, a high number of charge and discharge cycles, optimal safety, high volumetric capacity, flexibility and high charge, and discharge Rate. One of the challenges of these batteries is their low gravimetric capacity compared to lithium-ion batteries. Efforts are being made to enhance the capacity of these batteries by strengthening the cathode structure. In this research, three cathode materials including graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (RGO), reduced graphene oxide and tin oxide quantum dots composite (RGO/SnO2 QDs) were prepared. The structural properties of the materials were investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET). A slurry was prepared with each of the cathode materials separately and coated onto graphite sheet. The resulting cathodes and the graphite sheet cathode were paired with an aluminum anode in an electrolyte containing aluminum ions to form four batteries for the study. In the first part of the study, an AlCl3 1M aqueous solution was used, and in the second part, an AlCl3/Et3NHCl ionic liquid was utilized as the electrolyte. The electrochemical performance of the resulting batteries was evaluated using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and charge-discharge tests.
The aqueous aluminum-ion battery using the RGO/SnO2 QDs cathode demonstrated a specific discharge capacity of 193 mAh g−1 at a current density of 400 A g−1 after 100 charge-discharge cycles, with a columbic efficiency of 103%. The long-term cycling performance of the battery was evaluated as very good after 5620 charge-discharge cycles at a current density of 1500 A g−1 compared to other batteries studied, showing only a 6% decrease in capacity to 78 mAh g−1 after 100 cycles. The columbic efficiency for the latter cycles of this battery was recorded at 95%.
The RGO/SnO2 QDs cathode in the non-aqueous aluminum-ion battery exhibited excellent specific discharge capacity of 231 mAh g−1 at a current density of 2 A g−1 after 300 consecutive charge-discharge cycles, along with a columbic efficiency of 98%. After approximately 25,000 consecutive charge-discharge cycles at a current density of 2.5 A g−1, the specific discharge capacity of the battery was recorded at 163 mAh g−1 with a columbic efficiency of 89%. Both aluminum-ion batteries with aqueous and non-aqueous electrolytes showed very good charge-discharge rate performance compared to three other batteries, indicating that the RGO/SnO2 QDs composite can be selected as a suitable candidate for the cathode of aluminum-ion batteries.
-
كليدواژه هاي فارسي
باتري آلومينيوم يون آبي , باتري آلومينيوم يون ناآبي , اكسيد قلع , نقاط كوانتومي , گرافن
-
كليدواژه هاي لاتين
Aqueous aluminum ion battery , Non-aqueous aluminum ion battery , Tin oxide , Quantum dots , Graphene
-
Author
mohammad bagher sobhanmanesh
-
SuperVisor
seyyed mohammad reza milani hosseini, ali ghaffarinejad
-
لينک به اين مدرک :