Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/82937
| Title: | การเตรียมวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอนจากแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้วสำหรับการประยุกต์ในแบตเตอรี่สังกะสีไอออน |
| Other Titles: | Preparation of manganese dioxide/carbon composites from spent alkaline batteries for zinc-ion battery application |
| Authors: | กีรติพร เยาหะรี |
| Advisors: | รจนา พรประเสริฐสุข ฉัตร ปณิธิพงศ์วุฒิ โควอนสขี |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Issue Date: | 2565 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | ในงานวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปที่การกู้คืนแมงกานีสและคาร์บอนในผงขั้วแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว เพื่อที่จะนำไปสังเคราะห์เป็นวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอน และนำไปใช้งานเป็นวัสดุสำหรับขั้วแคโทดของแบตเตอรี่สังกะสีไอออน โดยขั้นตอนการสังเคราะห์ประกอบด้วยการชะละลายผงขั้วแบตเตอรี่แอลคาไลน์ด้วยกรด ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารละลายที่ประกอบไปด้วย MnSO4 และกากคาร์บอน ซึ่งใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์แมงกานีสไดออกไซด์เฟสแอลฟา, เบตาและแกมมา และวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอน ที่มีอัตราส่วนโดยน้ำหนักของ C:MnO2 ที่ 1:75-15:75 (หรือ MnO2/C1-MnO2/C15 ตามลำดับ) ผลการทดลองพบว่าสามารถสังเคราะห์ α-MnO2 และ β-MnO2 ที่มีความบริสุทธิ์ได้ในขณะที่ γα-MnO2 จะพบเฟสแกมมาเป็นเฟสหลักและมีเฟสแอลฟาผสมซึ่งพบเฟสดังกล่าวเช่นเดียวกันใน MnO2/C1- MnO2/C15 เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกู้คืนแมงกานีสจะพบว่า α-MnO2 > β-MnO2 > γα-MnO2 และเมื่อพิจารณาผลของอัตราส่วนคาร์บอนต่อประสิทธิภาพการกู้คืนแมงกานีสพบว่า MnO2/C1 ของทุกเฟสมีประสิทธิภาพการกู้คืนสูงที่สุด คาดว่าเกิดจากการที่คาร์บอนทำตัวเป็นนิวเคลียสแบบวิวิธพันธ์ของ MnO2 จากนั้นเมื่อนำวัสดุรีไซเคิลที่ได้ไปใช้ในขั้วแคโทดในแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเซลล์มาตรฐาน CR2025 พบว่า เฟสและอัตราส่วนของคาร์บอนส่งผลต่อค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะที่ได้ อัตราส่วนของกากคาร์บอนที่ให้ค่าความจุจำเพาะสูงที่สุดของแต่ละเฟส คือ α-MnO2/C1, β-MnO2/C5 และ γα-MnO2/C15 โดย β-MnO2/C5 มีค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะที่สูงที่สุดที่ 368 mAh/g ที่การดึงกระแส 0.1 A/g และสูงที่สุดในทุกเฟสไปจนถึงประมาณรอบที่ 200 |
| Other Abstract: | This research focused on the recovery of Mn and carbon in mixed electrode powder of spent alkaline batteries in forms of MnO2/C composites, which are subsequently used as cathode materials in Zn-ion batteries. The Mn and carbon powder were recovered via an acid leaching process and used as the primary ingredients of MnO2/C composites. The obtained carbon and the leaching solutions containing MnSO4 were used as the precursors for MnO2 with α, β and γ phases and MnO2 composites with the C:MnO2 weight ratios of 1:75-15:75 (referred to as MnO2/C1-C15, respectively). The phase analysis results showed that the α-MnO2 and β-MnO2 samples were successfully obtained, while γα-MnO2 contained the primary γ-MnO2 phase with α-MnO2 as the secondary phase. The same MnO2 phases were observed in MnO2/C1-MnO2/C15. MnO2/C1 showed the highest Mn recovery, which may be caused by carbon acting as heterogeneous nucleation sites during synthesis process. The recycled MnO2 and MnO2/C composites were then subsequently used as active cathode materials for CR2025 Zn-ion batteries. The galvanostatic charge/discharge testing results showed that the phases and the carbon ratios strongly affected the obtained specific capacity. α-MnO2/C1, β-MnO2/C5 and γα-MnO2/C15 showed the highest specific capacity of each phase, while β-MnO2/C5 had the highest overall specific capacity of 368 mAh/g. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2565 |
| Degree Name: | วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | เทคโนโลยีเซรามิก |
| URI: | https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/82937 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Sci - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 6370053823.pdf | 5.78 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.