AB2O4 Spinel Tipi Yüksek-Entropili Oksitlerin Sentezi ve Elektrokimyasal Performansları

Abstract

Yüksek entropili oksitler, sahip oldukları yüksek performanslı lityum depolama özellikleri sayesinde, araştırmacılar tarafından yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Bu çalışmada da Li-iyon pillerde alternatif anot malzemesi olarak kullanılması öngörülen spinel yapılı yüksek entropili oksitler olan (Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)Fe2O4 ve (Fe0.2Co0.2Ni0.2Cr0.2Mn0.2)Fe2O4, geleneksel katı hal yöntemiyle 1300 °C’ de sentezlenmiştir. Sentezlenen oksitlerin yapısal karakterizasyonları XRD, SEM ve FTIR teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ardından Li-iyon yarı hücrelerde anot olarak elektrokimyasal performansları belirlenmiştir. (Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)Fe2O4 ve (Fe0.2Co0.2Ni0.2Cr0.2Mn0.2)Fe2O4 elektrotlarının ilk deşarj kapasiteleri sırasıyla 1688 mA sa. g-1 ve 1265 mA sa. g-1 olup bunlara karşılık gelen başlangıç kolumbik verimlilikleri de %80,8 ve %84,4 olarak belirlenmiştir. Numuneler yapılarındaki elektrokimyasal olarak aktif/inaktif katyon oranlarından dolayı çevrim kararlılığı ve kapasite açısından farklı performanslar sergilemiştir. Bu nedenle, bu çalışma, Li-iyon piller için çeşitli kimyasal kombinasyonlar ile tasarlanacak yeni yüksek entropili oksit esaslı anotlarının geliştirilmesi için bir bakış açısı sunmaktadır.