Bazı katkı maddelerinin vanadyum redoks bataryalardaki pozitif elektrolitin elektrokimyasal davranışına olan etkilerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, fumed silika, TiO2, B2O3, ?- Al2O3, ?-Al2O3, gibsit, böhmit, asetonitril ve TiOSO4 maddeleri içeren vanadyum redoks bataryalara ait pozitif elektrolit çözeltileri hazırlanmış ve hazırlanan sistemler elektrokimyasal, spektroskopik ve termal olarak karakterize edilmiştir. Elektrokimyasal olarak katkı maddelerinin optimum oranları dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemleri ile belirlenmiştir. Kalem ucu grafit elektrot kullanılarak yapılan dönüşümlü voltametri analizlerinde tarama hızı optimize edilerek 20 mV/s olarak belirlenmiş ve elektrot yüzeyine kütle aktarımının difüzyonun yanında adsorbsiyonla da gerçekleştiği saptanmıştır. Ayrıca, çalışılan elektrotların yüzey morfolojisi ve kimyasal yapısı SEM, EDX ve XPS analizleri incelenmiştir. Optimum oranda katkı içeren sistemlerin şarj-deşarj testleri yapılmış ve en yüksek deşarj kapasitesi değerlerine sırasıyla 91,71; 91,19; 89,09 ve 86,19 mAh ile asetonitril, boroksit, fumed (dumanlı) silika ve ?-alümina katkılarını içeren elektrolit sistemlerinde ulaşılmıştır. Katkı maddelerini içeren elektrolit çözeltileri UV-VIS ile karakterize edilmiştir. Kullanılan katkı maddelerinin V(V) çözeltisinin termal kararlılığına olan etkileri -20, 25, 40 ve 60 °C'de incelenerek, bu katkı maddelerinin V(V) iyonunun çökme eğilimine olan etkileri belirlenmiştir. Bu kapsamda, 40 °C'de ve daha yüksek sıcaklıklarda fumed silika, TiO2, B2O3, ? -Al2O3, gibsit, böhmit ve TiOSO4 katkılarının vanadyum redoks bataryaların pozitif elektrolit bileşeni için çökme engelleyici ajanlar olarak kullanılabilecekleri sonucuna varılmıştır.