Sulu elektrolitli alüminyum iyon bataryalar için elektrot malzemelerinin geliştirilmesi

Abstract

Gelişen teknoloji ile beraber gereken enerji ihtiyacının artışı, enerji depolama sistemlerini önemli bir konuma koymuştur. Bu sistemlerin en yaygın kullanılan çeşidi olan bataryaların büyük bir kısmı lityum temellidir. Lityum iyon bataryaların kullanılan organik çözücüler nedeniyle hem üretim hem de kullanım sırasında oluşturduğu güvenlik riskleri, zehirli atıklar doğurması ve pahalı malzemeler kullanılması başka çözümler aranmasına yol açmıştır. Araştırılan alternatif batarya çeşitleri arasında alüminyum, düşük maliyeti ve yüksek teorik kapasitesi ile öne çıkar. Sulu elektrolit kullanımı ise riskleri önemli ölçüde azaltır, yüksek iletkenlik sağlar ve çevre dostudur. Bu nedenle sulu elektrolitli alüminyum iyon bataryalar özellikle büyük ölçekli enerji depolama ihtiyaçları ve yerleşik sistemler için büyük bir potansiyele sahiptir.Bu çalışmada öncelikle titanyum, paslanmaz çelik ve grafit akım toplayıcılar; Al(NO3)3, Al2(SO4)3 ve AlCl3 sulu elektrolitleri içerisinde test edilmiştir. Bu testlerin sonucunda seçilen AlCl3 sulu elektroliti ve grafit akım toplayıcı kullanılarak karbon nanofiber-Bi2O3 kompozit, karbon nanotüp katkılı TiO2 ve sentezlenen PoPD malzemeleri, sulu elektrolitli alüminyum iyon bataryalar için elektrot olarak incelenmiştir.

The increase in the need for energy with the developing technology has put energy storage systems in an important position. Batteries are the most widely used type of these systems and most of the batteries are based on lithium. The safety risks that lithium-ion batteries pose both during production and use due to the organic solvents used, toxic wastes and the use of expensive materials have led to the search for other solutions. Among the investigated alternative battery types, aluminum stands out with its low cost and high theoretical capacity. The use of aqueous electrolyte significantly reduces risks, provides high conductivity and is environmentally friendly. Therefore, aluminum ion batteries with aqueous electrolyte have great potential, especially for large-scale energy storage needs and embedded systems.In this study, titanium, stainless steel and graphite current collectors was tested in aqueous electrolytes of Al(NO3)3, Al2(SO4)3 and AlCl3. As a result of these tests, AlCl3 aqueous electrolyte and graphite current collector were chosen and carbon nanofiber-Bi2O3 composite, carbon nanotube doped TiO2 and synthesized PoPD materials were