Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode
ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ), 2566
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | Thai |
| Published: |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18251 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | Thai |
| id |
th-psu.2016-18251 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
Thai |
| topic |
TiO2(B) NWs SnO2 NTs Lithium Ion Battery Anode Yttrium Capacity |
| spellingShingle |
TiO2(B) NWs SnO2 NTs Lithium Ion Battery Anode Yttrium Capacity ภาณุมาศ ชูพูล Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode |
| description |
ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ), 2566 |
| author2 |
วิษณุ ราชเพ็ชร |
| author_facet |
วิษณุ ราชเพ็ชร ภาณุมาศ ชูพูล |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
ภาณุมาศ ชูพูล |
| author_sort |
ภาณุมาศ ชูพูล |
| title |
Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode |
| title_short |
Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode |
| title_full |
Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode |
| title_fullStr |
Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode |
| title_full_unstemmed |
Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode |
| title_sort |
synthesis of tio2(b) nws/sno2 nts hybrid structure for developing lithium ion battery anode |
| publisher |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18251 |
| _version_ |
1781416879914483712 |
| spelling |
th-psu.2016-182512023-10-17T08:27:40Z Synthesis of TiO2(B) NWs/SnO2 NTs Hybrid Structure for Developing Lithium Ion Battery Anode การสังเคราะห์โครงสร้างไฮบริดของเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสบี/ท่อนาโนทินออกไซด์ เพื่อการพัฒนาแอโนดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ภาณุมาศ ชูพูล วิษณุ ราชเพ็ชร Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และโลหะวิทยา TiO2(B) NWs SnO2 NTs Lithium Ion Battery Anode Yttrium Capacity ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ), 2566 Manganese oxide (MnO2), Tin oxide on Manganese oxide nanowires. Synthesis of hybrid structural composites of Titanium dioxide phase B nanowires (TiO2(B)) and Tin oxide nanotubes (SnO2) was prepared by using hydrothermal method. Manganese oxide can be synthesized as a nanowire with a diameter of about 74.6 nm. Tin oxide nanoparticles were coated on manganese oxide nanowires by using Tin chloride. Tin oxide particles were found throughout on a short nanowire with roughness surface. The composite powder was reduced with oxalic acid to remove the manganese oxide nanowires core. It can be removed, only the tin oxide nanoparticle was formed to the nanotube by agglomeration. When the amount of precursor for Tin ion (Sn2+) was reduced, the synthesized nanotubes had the size of tin oxide nanoparticles decrease cause of improvement of the surface area of the nanotubes. Results of the study of cyclic voltammetry technique show that the reduction of Tin chloride content affects the charge and discharge reactions of Lithium ions (Li+) in the reaction. It has the best charging and discharging reactions cause of the rise of ion diffusion coefficient. The morphology of TiO2(B) nanowire and SnO2 nanotubes with ratio of 2:1 and 1:1 by weight which the best electrochemical properties, S4 (0.10 g) nanotubes were selected. Hydrothermal synthesis disperses the agglomerated nanotubes in the composite. XRD curves at the 2Theta position at the range of 10-40 degrees were found to shift at 2Theta=14.2 and 25.0 degrees while the height at 2Theta=26.6 degrees decreased due to the insertion of Yttrium atom (Y3+). Electrochemical properties of composites by cyclic voltammetry technique displayed increases the intensity of the oxidation curve when Yttrium ratio increases and lowers reduction by 1.3 times after 25 cycles which the oxidation peaks was strongly increased, the reduction peaks was reduced and the diffusion coefficient better than the pure TiO2(B) nanowire electrode. Electrochemical properties of TiO2(B) nanowire and tin oxide nanotubes composite materials with 1:1 doped with Yttrium at the different ratio from 0 to 1 %mole displayed the influence of dopants on their properties that high the oxidation curve position which Yttrium was at 0.5 %mole has the highest electrochemical properties analyzed by using the cyclic voltammetry technique. At the 25 cycle testing, the oxidation curve position increased and reduction decreased due to increased reversibility reaction. The 0.5 %mole Yttrium (TSY1150) had a high diffusion coefficient 13 times approximately compared with undoped composite materials but it decreased when the dopant was increased. Impedance measurement of 1:1 by weight composite material doped Yttrium resulted in lower total cell resistance and charge resistance than undoped materials. While charging and discharging tests of battery cells using composite material as an anode, TiO2(B) and SnO2 at a ratio of 1:1 by weight doped with Yttrium, were fabricated and compared to undiluted composites The addition of elemental atom increased the battery capacity which more than undoped composites materials. The capacity of the battery after 50 cycles was decreased which the capacity retention was reduced to 27.7 percent. The results of the study will help to the development of the power cell materials in the future. Center of Excellence in Materials Engineering (CEME), Prince of Songkla University. Faculty of Engineering, Prince of Songkla University, Contract No. ENG 62204117S. Graduate School of Engineering Prince of Songkla University. Graduate School of Prince of Songkla University. การสังเคราะห์แมงกานีสออกไซด์ วัสดุผสมอนุภาคนาโนทินออกไซด์บนเส้นลวด นาโนแมงกานีสออกไซด์ การสังเคราะห์วัสดุผสมโครงสร้างไฮบริดของเส้นลวดนาโนไทเทเนียม ไดออกไซด์เฟสบี/ท่อนาโนทินออกไซด์เจือธาตุอิตเทรียมด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล สามารถสังเคราะห์แมงกานีสออกไซด์ที่มีลักษณะเป็นเส้นลวดที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในระดับนาโนเมตรโดยมีขนาดประมาณ 74.6 nm วัสดุผสมอนุภาคนาโนทินออกไซด์บนเส้นลวดนาโนแมงกานีสออกไซด์ด้วยทินคลอไรด์ โดยพบอนุภาคทินออกไซด์เกาะทั่วทั้งแมงกานีสออกไซด์ มีลักษณะเป็นเส้นสั้น ที่มีความขรุขระและไม่เรียบ เมื่อนำวัสดุผสมดังกล่าวรีดิวซ์ด้วยกรดออกซาลิกเพื่อกำจัดแกนกลาง คือ เส้นลวดนาโนแมงกานีสออกไซด์ สามารถกำจัดแมงกานีสออกไซด์ออกเหลือเพียงแต่เปลือกหุ้มที่เป็นอนุภาคนาโนทินออกไซด์ซึ่งเกิดจากการเกาะกันเป็นท่อที่มีขนาดนาโน โดยเมื่อปริมาณสารตั้งต้นให้ไอออนทิน (Sn2+) ลดลง ท่อนาโนที่สังเคราะห์ได้มีขนาดอนุภาคนาโนทินออกไซด์ลดลง ทำให้พื้นที่ผิวของท่อนาโนเพิ่มขึ้น ผลการศึกษาสมบัติทางไฟฟ้าเคมีของขั้วไฟฟ้าด้วยเทคนิคไซคลิกโวลเทมเมตทรี ปริมาณทินคลอไรด์ที่ลดลงมีผลต่อปฏิกิริยาการประจุและคายประจุของไอออนลิเธียมในปฏิกิริยาการประจุและคายประจุไอออนลิเธียม (Li+) ดีที่สุด และส่งผลให้สัมประสิทธิ์การแพร่ไอออนสูงขึ้น การศึกษาลักษณะสัณฐานวิทยาของวัสดุผสมเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสบีกับท่อนาโนทินออกไซด์อัตราส่วน 2:1 และ 1:1 โดยน้ำหนัก เลือกใช้ท่อนาโนทินออกไซด์ที่มีผลการทดสอบสมบัติทางไฟฟ้าเคมีที่ดีที่สุด คือ S4 (0.10 g) การสังเคราะห์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลจะทำให้ท่อนาโนทินออกไซด์ที่มีลักษณะเกาะกันเป็นกลุ่มก้อนกระจายทั่วทั้งวัสดุผสม กราฟ XRD ในตำแหน่ง 2Theta ที่ช่วง 10-40 องศา พบการเลื่อนของกราฟที่ 14.2 องศา และ 25.0 องศา ส่วนความเข้มของกราฟที่บ่งบอกถึงโครงสร้างทินออกไซด์ที่ตำแหน่ง 2Theta ที่ 26.6 องศา มีความสูงลดลง เนื่องจากอะตอมอิตเทรียม (Y3+) แทรกในโครงผลึก สมบัติทางไฟฟ้าเคมีของวัสดุผสมด้วยเทคนิคไซคลิก โวลเทมเมตทรี อัตราส่วนทินออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นทำให้ความเข้มกราฟออกซิเดชันเพิ่มขึ้น และรีดักชันต่ำลง และสูงขึ้นจากเดิมประมาณ 6.6 เท่า เมื่อทดสอบจำนวนรอบ 25 รอบ ตำแหน่งกราฟออกซิเดชันเพิ่มมากขึ้นและรีดักชันลดต่ำลงอย่างมาก ซึ่งมีค่ามากกว่าค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ไอออนมากกว่าขั้วไฟฟ้าเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสบีแต่เพียงอย่างเดียว การศึกษาสมบัติวัสดุผสมเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสบีกับท่อนาโนทินออกไซด์อัตราส่วน 1:1 โดยน้ำหนัก เจือธาตุอิตเทรียมด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลอัตราส่วนเทียบกับไทเทเนียมที่แตกต่างกัน คือ 0 ถึง 1 %mole การเจือธาตุดังกล่าวมีอิทธิพลต่อสมบัติของขั้วไฟฟ้าวัสดุผสม ธาตุอิตเทรียมอัตราส่วนที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ตำแหน่งกราฟออกซิเดชันสูงขึ้น และมีค่าสูงสุดที่อัตราส่วนธาตุอิตเทรียม 0.5 %mole เมื่อทดสอบจำนวนรอบเพิ่มขึ้นตำแหน่งกราฟออกซิเดชันเพิ่มมากขึ้น และรีดักชันเลื่อนต่ำลง เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาผันกลับได้เพิ่มมากขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของขั้วไฟฟ้าวัสดุผสมเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสบีและท่อนาโนทินออกไซด์อัตราส่วน 1:1 โดยน้ำหนัก (TS11) เจือด้วยธาตุอิตเทรียม ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ไอออนในขั้วไฟฟ้าวัสดุผสมดังกล่าวเพิ่มขึ้น 13 เท่า เปรียบเทียบกับวัสดุผสมที่ไม่เจือ โดยวัสดุผสมเจือธาตุอิตเทรียม 0.5 %mole (TSY1150) มีค่าสูงสุด และลดลงเมื่อเจืออิตเทรียมเพิ่มขึ้นมากขึ้น การทดสอบอิมพีแดนซ์ขั้วแอโนดวัสดุผสมอัตราส่วน 1:1 โดยน้ำหนัก เจือธาตุอิตเทรียม ทำให้ค่าความต้านทานเซลล์รวมและความต้านทานการประจุที่ลดลงกว่าวัสดุผสมที่ไม่เจือ ในขณะที่การทดสอบการประจุและคายประจุในเซลล์แบตเตอรี่ที่ใช้ขั้วแอโนดวัสดุผสมเส้นลวดนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสบีกับท่อนาโนทินออกไซด์อัตราส่วน 1:1 โดยน้ำหนัก เจือธาตุอิตเทรียม เปรียบเทียบกับวัสดุผสมที่ไม่เจือ การเจือธาตุอิตเทรียมทำให้แบตเตอรี่มีความจุเพิ่มขึ้น และมากกว่าวัสดุผสมที่ไม่เจือ ความจุของแบตเตอรี่คงเหลือจากการคายประจุเพิ่มขึ้นและเมื่อทดสอบจำนวน 50 รอบ มีความจุจำเพาะของการคายประจุลดลงคงเหลือ 27.7 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งผลการศึกษาจะช่วยในการพัฒนาวัสดุเซลล์พลังงานต่อไปอนาคต 2023-10-17T08:27:40Z 2023-10-17T08:27:40Z 2023 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18251 th Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |