Nano kristalin kalay ve kalay esaslı alaşımların sentezi ve sodyum iyon pil uygulamaları

Li-iyon piller sahip oldukları yüksek enerji yoğunluklarından ötürü son 25 yılda şarj edilebilir pil pazarını önemli ölçüde ele geçirmiştir. Bunun yanı sıra günümüzdeki Li-iyon pil uygulamaları yönünü elektrikli araçlara doğru çevirmiştir. Ancak, dünyadaki lityum kaynaklarının sınırlı olması ve lityum esaslı kimyasalların fiyatlarındaki artışlar yakın gelecekte pil pazarının önünü önemli ölçüde tıkayacaktır. Bu nedenlerden ötürü, Na-iyon piller gibi alternatif enerji depolama kaynaklarına olan ilgi giderek artmaktadır. Lityum ile sodyum metalleri alkali grubuna aittir ve benzeri kimyasal özelliklere sahiptirler. Bu tez çalışmasında, kalay esaslı anot elektrotları bu tür piller için detaylı olarak çalışılmıştır. Kalay ve nikel-kalay nano kristalin anot elektrotlarının sentezlenmesinde kimyasal indirgenme yöntemi kullanılmıştır. Kalay ve kalay esaslı anot elektrotlarının yüksek teorik kapasitelere sahip olmalarına karşılık sodyumlama/desodyumlama işlemleri boyunca meydana gelen yüksek hacimsel genleşmeler elektrokimysal performanslarını önemli ölçüde düşürmektedir. Grafenin yüksek yüzey alanı ve yüksek elektriksel iletkenliğe sahip olmasından ötürü kalay/grafen ve nikel-kalay/grafen nano kompozit anaotların doğru mimarilerinde sentezlenmesi ile sodyum iyon pillerde bu anot elektrotlarının elektrokimyasal özellikleri önemli ölçüde geliştirilecektir. Bu çalışmada karbon kaplı kalay ve nikel-kalay esaslı anot elektrotları grafen ile takviye edilerek kararlı bir mekanik desteğin ve hızlı elektron iletiminin elektrokimyasal özellikleri önemli ölçüde geliştirdiği görülmüştür. Elde edilmiş olan anot elektrotları X-ışınları difraksiyonu (XRD) ve alan emisyonlu taramalı electron mikroskobu ile analiz edilmiştir. Nihai olarak söz konusu elektrotlar galvanostik çevrim ve elektrokimyasal empedans testleri (EIS) ile karakterize edilmiştir