Li-hava bataryaları için rgo/ru/α-mno2 nanokompozit esnek katotların geliştirilmesi

Anahtar kelimeler: Ru, α-MnO2, lityum hava pili, serbest duran elektrot, elektrokimyasal performans. Elektronik aygıtlara ve araçlara olan talebin artması verimli çalışabilen ve yüksek kapasite değerlerine sahip pillere olan ilgiyi arttırmıştır. Bu ihtiyacın karşılanması açısından lityum hava pilleri umut verici görülmektedir. Hali hazırda bu amaçla kullanılan ticari pillere alternatif olarak özgül enerji yoğunluğunun çok daha yüksek olması bu pilleri ilgi çekici yapmıştır. Bu tez çalışmasında termal ve kimyasal indirgeme olmak üzere iki farklı indirgeme yöntemi kullanılarak Grafen, Grafen/Ru esnek serbest durabilen katotlar üretilmiştir. Fiziksel ve kimyasal karakterizayon sonucunda daha iyi sonuçlar veren indirgeme yöntemi olan kimyasal indirgeme yöntemi kullanılarak Grafen/Rutenyum/α-MnO2 (rGO/Ru/α-MnO2) hibrit üçlü esnek nanokompozit katotlar, esnek Li-hava pil sistemi için bir bağlayıcı ve iletken karbon katkı maddeleri kullanılmadan üretilmiştir. rGO/Ru/α-MnO2 katotlarının elektrokimyasal performansı rGO ve rGO/Ru katotları ile karşılaştırılmıştır. Hava soluyan katotların yüzey morfolojileri, Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) kullanılarak karakterize edilmiştir. Katotların eleman bileşimi, α-MnO2 ve Ru katalizörlerinin dağılımı sırasıyla enerji dağıtıcı spektrometre (EDS) ve EDS-haritalaması kullanılarak araştırılmıştır. Katotların faz yapıları Raman spektroskopisi ve X-ışını kırınım paternleri (XRD) kullanılarak incelenmiştir. Katotların elektrokimyasal performansları, çevrimsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), galvanostatik yük-deşarj ve elektrokimyasal döngü testleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, iyi monte edilmiş α-MnO2 nanotel destekli ve rutenyum nanopartikül yüklü grafen hibrit nanokompozit elde edilmiş ve rutenyum ve α-MnO2 katalizörleri yardımıyla oksijen oluşum reaksiyonunda (OER) başarılı azalma ve oksijen indirgeme reaksiyonunda (ORR) artış gözlemlenmiştir. rGO/Ru/α-MnO2'nin daha fazla deşarj ürününü katalize ettiği ve 2225 mAh/g'ye ulaştığı bildirilirken, rGO/Ru sadece 1670 mAh/g tam deşarj kapasitesi göstermiştir. rGO/Ru/ rGO/Ru/α-MnO2, Rutenyum ve α-MnO2 katalizörlerinin etkisi ile geri dönüşümlü Li2O2 oluşum kinetikleri üzerindeki artış nedeniyle 50 mA'ya kadar 650 mAh/g kararlı deşarj kapasitesi sergilemiştir.