Lityum hava bataryalar için kimyasal ve biyolojik yöntemlerle metal oksit esaslı katotların geliştirilmesi

Anahtar Kelimeler: MnO2, Katalizör, Lityum-oksijen pil, İçi boş yapı, Nanotel Tüm dünyada yüksek kapasiteli şarj edilebilir depolama sistemlerine ciddi bir talep var. Lityum-hava (Li-O2) piller, fosil yakıtlara yakın yüksek enerji depolama kapasiteleri nedeniyle yeni nesil enerji depolama sistemleri olarak kabul edilmektedir. MnxOy polimorfları, Li-O2 pil sistemlerinde kataliz olarak sıklıkla kullanılır. MnxOy polimorfları arasında, α-MnO2 ve Mn2O3, Li-O2 pil sistemlerinde kullanılmak üzere oldukça umut vaadedici katalizörlerdir. Bununla birlikte, bu polimorfların Li-O2 pil sistemlerinde elektrokimyasal performansı için bireysel çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, Li-O2 pil sistemlerinde içi boş nano küresel morfolojine sahip α-MnO2, Mn2O3 nanopartiküllerinin, ve nanotel morfolojisine sahip Biyo-α-MnO2 nanopartiküllerinin performansını analiz ederek morfoloji ve kristal fazın pil performansına etkisini araştırdık. Ayrıca, MnO2'nin morfolojik değişimini gözlemlemek için farklı parametreler (örn. Reaksiyon süresi, asitlik, kalsinasyon sıcaklığı) araştırıldı. Sonuçlarımız, nanotel biyo-α-MnO2'nin, içi boş nano küresel α-MnO2 ve Mn2O3'e kıyasla daha üstün performans sergilediğini göstermektedir. Bunun sebebi nanotel Biyo-α-MnO2'nın kristal yapı ve morfolojisinin reaksiyonlar için daha geniş katalitik alan sağlamasıdır. Kapasite sınırlı elektrokimyasal testler, nanotel biyo-MnO2'nin kapasite kaybı olmadan 60 çevrim boyunca 800 mAh g-1 spesifik kapasite ve 60 çevrimden sonra %10, 2 kapasite kaybı olduğunu ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, içi boş nano küresel Mn2O3 ve α-MnO2 50 ve 40 döngü için aynı kapasiteyi sağlayabilir.