TR201612957A2 - BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI - Google Patents

BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI Download PDF

Info

Publication number
TR201612957A2
TR201612957A2 TR2016/12957A TR201612957A TR201612957A2 TR 201612957 A2 TR201612957 A2 TR 201612957A2 TR 2016/12957 A TR2016/12957 A TR 2016/12957A TR 201612957 A TR201612957 A TR 201612957A TR 201612957 A2 TR201612957 A2 TR 201612957A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
anode
lead
graphene
power supply
carbon airgel
Prior art date
Application number
TR2016/12957A
Other languages
English (en)
Inventor
Özkan Ahmet
Asli Dai̇ Münevver
Original Assignee
Solena Enerji Ueretim Sanayi Ve Dis Ticaret Ltd Sirketi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solena Enerji Ueretim Sanayi Ve Dis Ticaret Ltd Sirketi filed Critical Solena Enerji Ueretim Sanayi Ve Dis Ticaret Ltd Sirketi
Priority to TR2016/12957A priority Critical patent/TR201612957A2/tr
Priority to PCT/TR2017/050425 priority patent/WO2018070969A2/en
Publication of TR201612957A2 publication Critical patent/TR201612957A2/tr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Buluş, özellikle kurşun asit akü gibi güç kaynaklarında(1) kurşun malzemeden(100) kaynaklı sülfatlaşmayı tamamen gidermek için, tek başına grafen katkılı karbon aerojel malzeme (101) veya tek başına karbon aerojel malzeme (102) kullanılarak geliştirilmiş bir anot(10) elektrot ve bu elektrotun kullanıldığı bir güç kaynağı(1) ile ilgilidir. Buluş, ayrıca güç kaynaklarında(1) kurşun malzemeden(100) kaynaklı sülfatlaşmayı tamamen gidermek için, anotta(10) birbirine elektriksel paralel bağlı iki ayrı kısım olmak üzere bir uygulamada birinci kısmın grafen katkılı karbon aerojel malzeme(101) bir diğer uygulamada birinci kısmın karbon aerojel malzeme(102) ve ikinci kısımda kurşun malzeme(100) kullanılarak geliştirilmiş bir anot(10) ve bu anodun(10) kullanıldığı bir güç kaynağı(1) ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME BIR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN URETILMIS BIR GÜÇ KAYNAGI Bulusun Ilgili Oldugu Teknik Alan: Bulus, akü, batarya gibi güç kaynaklarinda kullanilmak üzere, karbon aerojel veya grafen katkili karbon aero jel kullanilarak gelistirilmis bir anot elektrot ile ilgilidir.
Onceki Teknik: Teknolojide gözenekli malzemelerin pek çok üstün özellikleri bulundugundan çok çesitli proseslerde kullanimi tercih edilmektedir. Kullanim alaninin genisliginden dolayi gözenekli malzemeler üzerinde her geçen gün yeni arastirmalar yapilmaktadir. Karbon kökenli malzemeler en çok kullanilan gözenekli malzemelerdir. Bunlar yüksek yüzey alanina sahiptir.
Grafen, mezo-poroz yapida olup yüzey alani oldukça genis bir malzemedir. Bu özelliginden dolayi iyon tutuculugu oldukça iyi olup kapasitör özellik gösterinekte ve enerjiyi daha iyi depolayabilmektedir. Ayrica grafenin iletkenligi sayesinde iyon iletimi hizlandigindan bu yapinin bir güç kaynaginda kullanimi ile güç kaynaginin sarj süresi azalmaktadir.
Ayrica karbon yapili grafen malzemesinin, yüksek mekaniksel dayanikliligi, çok yüksek elektron hareketliligi ve yüksek termal iletkenligi gibi birçok kullanisli özellikleri mevcuttur. Bunlariii yaninda grafenin uzun ömürlü, güç kaynagi (kursun-asit akü, lityum- ion akü gibi) üretiminde elektrot malzemesi olarak kullanimi mevcuttur. Tek basina grafen malzemesi kullanilarak gelistirilen kursun-asit akülerin kullanimi esnasinda akü yapisal degisikliklere ugradigindan zamanla bu akülerin verimleri azalmaktadir. Yapilan çalismalarda anot malzemesi olarak tek basina grafen kullanildiginda performans bir miktar artmakta, ancak bu performans stabil kalmamaktadir. Bunun nedeni grafenin sünger yapi özelligi göstermeyerek iyon giris çikisinda 4-5 devriinden sonra mikro çatlaklara ugramasidir. Grafenin tek basina kullanildigi anot malzemesinde Olusan bu çatlaklar ise performans kaybi bakiiniiidan bir problemdir. Güç kaynaklarinin zainanla performanslarini kaybetinesi güç kaynaklarinin kullaniiii sahasi göz önünde bulunduruldugunda büyük problem teskil etmektedir.
Teknigin bilinen durumundaki bir diger yaygin uygulama olan kursun-asit akülerde, aiiottaki kursunun sülfatlasmasi 'Önemli bir sorun yaratmaktadir. Kursuii plakalarda biriken sülfat iyonlari sülfatlasmaya sebep olmaktadir ve sülfat iyonlari kursun plakalarin eiierji depolainasina eiigel olmaktadir. Kursun-asit aküler sarj olduktaii soiira desarj süreciiide sülfatlasmaya sebep olan sülfat iyonlari elektrolit ortamindan ayrilarak kursuii plaka yüzeyine tutunmakta ve bu sebepten bu aküler kendiliginden desarj olmaktadir. Bu tutuiinia akünün sarj edilmesiyle sona ermekte ve ayni iyonlar kursun inalzeiiielerden ayrilarak tekrar elektrolit ortamina karismaktadir. Bu döngüsel hareket, akü sarj ve desarj oldugu sürece tekrarlanmaktadir. Eger iyonlar kursun malzeme yüzeyinde uzun süre kalirsa kursun malzeinelere daha fazla kaynamaktadir ve malzeme sertlesmektedir.
Sülfatlasma, kati iyonlar olusacak kadar uzuii sürinüsse geri döndürülemez sülfatlasma olusmaktadir. Bu durumda kursun malzemeler enerji depolama islevlerini yerine getirememekte ve sonuçta akü kapasite kaybetmekte ve çalisinamaktadir. Dolayisiyla sülfatlasma, güç kaynagi çevrim ömrünü kisaltan ve kapasite kaybini arttiran bir diger problemdir. Sekil-l ”de önceki teknikte kullanilan ve anot olarak sadece kursun (lead, Pb) malzeme ve katot olarak sadece kursun oksit (lead oxide, PbOg) malzeme içeren bir güç kaynagi yapisi görülmektedir. Kursun malzeme ile kursun oksit malzeme arasinda ise bir ayirici bulunmaktadir.
Kisaca mevcut kursun-asit akülerde iyon tutma kapasitesinin düsük, sarj edildikten soiira desarj süresinin kisa sürede gerçeklesmesi, sülfatlasnia probleininin olmasi ve akünün agir olmasi baslica problemlerdir. Bunlarin yaninda diger bir problem de piyasada mevcut olan kursun asit akülerin yapisindaki kursunun çevreye zarar vermesidir.
Aero jeller, jellerin sivi bileseninin gaz ile degistirilmesiyle elde edilen gözenekli sentetik maddelerdir. Yalitkan bir malzeme olan aerojeller bilinen diger yalitim maddelerinden daha üstün 'ozelliklere sahiplerdir. Buiilara ek olarak aerojeller isik geçirgenlikleri olan yapidadirlar. Tüm bu Özellikleri aerojelleri mevcut materyallerdeii ayirmaktadir.
Teknigin bilinen duruinunda yer alan WO sayili patent dokümaninda hibrit enerji depolama cihazlarinda kullanilmak üzere Karbon-Kursun karisimindan bahsedilmektedir.
Teknigin bilinen durumunda yer alan bir diger W sayili patent dokümaninda karbon-tabanli Li-ion bataryalarda kullanilmak üzere bir ultrakapasitörden bahsedilmektedir.
Bulusun Kisa Açiklamasi: Bulusun amaci; güç kaynaklarindaki sülfatlasmadan kaynakli verim düsmesi problemini gidermek, perforinans ve kullainm ömürlerini arttirmak için bir anot elektrot gerçeklestirmektir.
Bulusun bu amacina yönelik olarak gerçeklestirilen aiiot elektrotun kursun-asit güç kaynaginda kullanilmasi ile kullanim Ömrü, performansi arttirilmis bir kursun-asit güç kaynagi yapisi elde edilmektedir. Böylece bulus ile 'Önceki teknikte kullanilan kursun-asit akülere göre yüksek kapasiteli ve daha hizli sarj edilen ve sarj-desarj süresi artan, daha hafif bir güç kaynagi elde edilmistir.
Bulusun tüin uygulamalarinda anodun sülfatlasmasindan kaynakli güç kaynaklarindaki verim düsmesi problemi çözülmüstür. Ayrica bulusta anot, tek basina karbon aerojel malzeme veya tek basina grafen katkili karbon malzeme yapilarak kursun malzemeden arindirilmistir. Ya da anot, iki kisimdan olusacak sekilde yapilarak anotta kursun malzeineiiin iniktari azaltilmistir.
Ayrica anotta sadece grafen kullanilarak olusan çatlaklari 'Önlemek amaci ile bulusta grafen katkili karbon aerojel veya karbon aerojel kullanilarak anottaki sünger yapinin stabil kalmasi ve böylece olusabilecek çatlaklarin önlenmesi ve sünger yapisi ile depolanan iyon miktarinda artis amaçlanmaktadir.
Ayrica bulusta süiiger yapili, yalitkan aerojel ile grafen birlikte kullanilip elde edilen grafen katkili karbon aerojel inalzemesiiiden üretilen anot stabil kalmakta, uzuii ömürlü olmakta ve anot içinden geçen akini verim kaybetmemektedir. Bulusun tüin uygulainalarinda üretilen inalzeineler ile aiiot ayrica süper hafif bir eleman olmaktadir.
Kursun-asit akülerde kullanilan grafeii katkili aerojel ile güç kaynagi oldukça hafif olmaktadir.
Bulusta anotun iki kisimli oldugu uygulamalarda da, anotta kullanilan kursun malzemeye tutunan sülfat iyonlari sebebiyle iyon tutan kursun miktari azalmakta ve bu sebepten kursun zamanla sülfatlasmaktadir. Dolayisiyla anotun kursun kismi bir süre sonra kullaiiilniaz hale gelmektedir. Bulusta, bu sürede karboii aero jel veya grafeii katkili karboii aerojel malzemelerin kursun malzemeyi besleinemesi için kursun malzemenin oldugu tarafa bir diyet baglanarak karbon aerojel veya grafen katkili karbon aero jel inalzemeden sülfatlasmis kursun malzeinesine gitineye çalisan akimin kesilmesi saglanmaktadir.
Bulusun bir uygulamasinda, güç kaynaklarindaki sülfatlasmadan kaynakli verim düsmesini gidermek ve güç kaynaklarinin performansini arttirmak için anot; tek basina grafen katkili karbon aerojel malzemeden olusmaktadir. Bulusta, hafif, iletkeii, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilmis bir güç kaynagi elde etmek üzere güç kaynaginda kullanilan anot; tek basina grafen katkili karbon aerojel malzemeden olusinaktadir.
Bulusun bu uygulamasinin bir alternatifinde, güç kaynaklarindaki sülfatlasmadan kaynakli verim düsinesini gidermek ve güç kaynaklarinin performansini arttirmak için anot; bir birinci ve bir ikinci kisiin içermekte ve bu iki kisim birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kisiin grafen katkili karbon aerojel malzeme ikinci kisim kursun malzemeden olusturulmaktadir. Anotun içerdigi diyot, birinci ve ikinci kisim arasinda bagli olmakta ve ikinci kisimdaki kursun inalzeineniii sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdan ikinci kisma devre akiminin akmasini engellemekte ve devre akiminin grafen katkili karbon aerojel eleman üzerinden tek yönlü akmasini saglamaktadir.
Bulusta hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilniis bir güç kaynagi elde etinek üzere güç kaynaginda kullanilan anot; bir birinci ve bir ikinci kisim içerinekte ve bu iki kisim birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kisim grafen katkili karbon aero jel malzeme ikinci kisim kursun malzeinedeii olusturulinaktadir.
Anotun içerdigi diyot, birinci ve ikinci kisiin arasinda bagli olmakta ve ikinci kisimdaki kursun malzemenin sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisiindan ikinci kisma devre akiminin akmasiiii engelleinekte ve devre akiiniiiiii grafen katkili karbon aerojel eleinan üzerinden tek yönlü akinasiiii saglaniaktadir.
Bulusun bir diger alternatif uygulamasinda, güç kaynaklarindaki sülfatlasniadan kaynakli verim düsmesini gidermek ve güç kaynaklariiiiii performansini arttirmak içiii anot; tek basina karbon aero jel malzemeden olusmaktadir. Bulusta, hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilmis bir güç kaynagi elde etmek üzere güç kaynaginda kullanilan anot; tek basina karbon aerojel inalzeineden olusmaktadir.
Bulusun bu uygulamasinin bir diger alternatifinde, güç kaynaklarindaki sülfatlasinadan kaynakli verim düsmesini gidermek ve güç kaynaklarinin performansini arttirmak içiii anot; bir birinci ve bir ikinci kisim içermekte ve bu iki kisim birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kisiin karbon aerojel malzeme ikinci kisim kursun malzemeden olusturulmaktadir. Anotun içerdigi diyot, birinci ve ikinci kisiin arasinda bagli olmakta ve ikinci kisimdaki kursun malzemenin sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdari ikinci kisma devre akiniinin akinasini eiigellemekte ve devre akiminin karbon aero jel eleman üzerindeii tek yönlü akmasini saglamaktadir.
Bulusta hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilmis bir güç kaynagi elde etmek üzere güç kaynaginda kullaiiilan aiiot; bir birinci ve bir ikinci kisiin içermekte ve bu iki kisim birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kisim karbon aerojel malzeine ikinci kisim kursun malzemeden olusturulmaktadir. Anotun içerdigi diyot, birinci ve ikinci kisiin arasinda bagli olmakta ve ikinci kisiindaki kursun malzemenin sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdan ikinci kisma devre akiminin akmasini engellemekte ve devre akiminin karbon aero jel eleman üzerinden tek yönlü akinasini saglamaktadir.
Bulus ile elde edilen anot, 'özellikle güç kaynaginin kursun-asit akü oldugu ve kursun asit aki'ilerde kullanilmak üzere üretilmistir.
Bulusun diger alternatif uygulamalarinda anot, grafen malzeme ve/veya grafen oksit malzeme ve/Veya grafen katkili karbon aerojel malzeme ve/Veya karbon aerojel malzemeden olusmaktadir. Olusturulan anot, karbonnanotüp yapidadir.
Bulusun Ayrintili Açiklamasi: Sekillerin Açiklanmasi Sekil-1: Onceki teknikte kullanilan bir pil yapisinin seinbolik görünümüdür.
Sekil-2: Grafen katkili karbon aerojel yapisindaki anotun kullanildigi bir pil yapisinin sembolik görünümüdür.
Sekil-3: Hibrit grafen katkili karbon aerojel-kursun yapisindaki anotun ve bu anoda bagli diyodun kullanildigi bir pil yapisinin sembolik görünümüdi'ir.
Sekil-4: Karbon aero jel yapisindaki anotun kullanildigi bir pil yapisinin sembolik görünümüdür.
Sekil-5: Hibrit Karbon aerojel-kursun yapisindaki anotun ve bu anoda bagli diyodun kullaiiildigi bir pil yapisinin seinbolik görünümüdür.
Sekil-6: Hibrit grafen katkili karbon aerojel-kursun yapisindaki aiiotuii ve bu anoda bagli diyodun kullanildigi bir pil yapisinin elektrolit ortaininda sembolik görünüm'ud'ur.
Sekil-7: Hibrit karbon aerojel-kursun yapisindaki anotun ve bu aiioda bagli diyodun kullanildigi bir pil yapisinin elektrolit ortaminda sembolik görünümüdür.
Sekillerdeki referanslarin açiklamasi: Bulusun anlasilabilir olmasina yönelik olarak ekli sekillerdeki parçalara tek tek referans numaralari verilmis olup bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. 1- Güç kaynagi - Anot 100- Kursun malzeme 101- Grafen katkili karbon aerojel malzeme 102- Karbon aero jel malzeme - Katot 200- Kursun oksit malzeme - Ayirici 40- Diyot 50- Elektrolit ortaini Güç kaynagi(l) bir anot( 10), bir katot(20) ve anot(10) ile katot(20) arasinda bunlari ayiran bir ayirici(30) içemiektedir. Anot (10), plaka veya baska bir sekil veya yapida olabilen bir elemandir.
Bulusun birinci temel uygulamasinda anot(10), tek basina grafen katkili karbon aerojel malzemeden(101) olusmaktadir.
Sekil-Tde anoduii(10) grafen katkili karbon aerojel malzeme(101), katodun(l 1) ise kursun oksit malzeme(200) oldugu bir güç kaynagi( l) yapisi görülmektedir. Grafen katkili karbon aerojel malzeme( 101) kursun malzeme(100) içermemektedir. Bulusun bu uygulamasinin bir diger alternatifinde anot(10`) bir birinci ve bir ikinci kisim içermektedir. Birinci kisim ve ikinci kisim birbirine elektriksel paralel baglidir. Birinci kisim, grafen katkili karbon aerojel eleinan ve ikinci kisiin ise bir kursun eleman içermektedir. Bu elemanlar sekil üzerinde gösterilmemistir. Grafen katkili karbon aerojel eleman, grafen katkili karbon aerojel malzemeden (101) olusmaktadir. Sekil-3 “te bulusun bu uygulamasi için sematik bir güç kaynagi(l) yapisi görülmektedir. Katot(20) kursun oksit malzemeden(200) olusmaktadir.
Ikinci kisimdaki kursun malzeme(100), güç kaynaginin(l) çalisinasi esnasinda bir süre sonra sülfatlasmakta ve sonra kullanilamaz hale gelmektedir. Bu sebepteii kursun malzemenin(100) öinrü tükenmektedir. Ikinci kisiindaki kursun malzeinenin(100) ömrü tükendiginde devre akimi, birinci kisimdan ikinci kisma dogru akmaya çalismaktadir.
Olusan bu kaçak akimlari önleinek için bu alternatifte anot(10), birinci ve ikinci kisiin arasinda bagli, birinci kisimdan ikinci kisina devre akimin akmasini engelleyen bir diyot(40) içermektedir. Dolayisi ile bu durumda diyot(40), devre akiminin grafen katkili karbon aerojel eleman üzerinden tek yönlü akmasini saglayacaktir. Devre akimi sadece grafen katkili karbon aerojel malzeme(101) üzerinden geçmektedir. Bu sayede kaçak akimlar önlenerek güç kaynaginin(1) daha uzun süre dayanan bir enerji kaynagi olmasi saglanmistir. Bulusun bu uygulamasinda paralel bagli malzemeler hibrit yapiyi olusturmaktadir.
Bulusun ikinci temel uygulamasinda anot(10) tek basina karbon aero jel malzemeden (102) olusmaktadir. Sekil-4lte anodun(10) karbon aerojel malzeme(102), katodun(20) ise kursun oksit malzeme(200) oldugu bir güç kayiiag1(1) yapisi görülmektedir. Karbon aerojel malzeme (102) kursun malzeme (100) içermemektedir.
Bulusun bu uygulainasiniii bir diger alternatifinde anot(10) bir birinci ve bir ikinci kisiin içermektedir. Birinci kisim ve ikinci kisiin birbirine paralel baglidir. Birinci kisim, karbon aerojel e1eman ve ikiiici kisim ise bir kursun eleman içermektedir. Karbon aerojel eleman, karbon aerojel malzemeden (102) olusmaktadir. Sekil-5 “te bulusun bu uygulamasi için sematik bir güç kaynagi( 1) yapisi görülmektedir. Katot(20) kursun oksit malzenieden(200) olusmaktadir. Ikinci kisimdaki kursun malzeme(100), güç kaynaginin(l) çalismasi esnasinda bir süre sonra sülfatlasmakta ve bir süre sonra kullanilamaz hale gelmektedir.
Bu sebepten kursun malzemenin(100) ömrü tükenmektedir. Ikinci kisimdaki kursun malzemenin(100) ömrü tükendiginde devre akimi, birinci kisimdan ikinci kisina dogru akmaya çalismaktadir. Olusan bu kaçak akimlari önlemek için bu alteriiatifte anot(10)_, birinci ve ikinci kisim arasinda bagli, birinci kisimdan ikinci kisma akimin akmasini engelleyen bir diyot(40) içemiektedir. Dolayisi ile bu durumda diyot(40), devre akiminin karbon aerojel malzeme (102) üzerinden tek yönlü akinasini saglayacaktir. Devre akimi sadece grafen katkih karbon aerojel malzeme(101) üzerinden geçmektedir. Bu sayede kaçak akimlar önlenerek güç kaynaginin(1) daha uzuii süre dayanan bir enerji kaynagi olmasi saglanmistir. Bulusun bu uygulamasinda paralel bagli malzemeler hibrit yapiyi olusturinaktadir.
Onceki teknikte anotta(l O) kullanilan kursun malzemenin(100) zamanla sülfatlasmasindan ve bir süre sonra kullanilamaz hale gelmesinden dolayi olusan problem bulus ile giderilmistir.
Bulusta anotta(10) kullanilmak üzere grafen katkili karbon aero jel malzeme(lOl) piroliz ve sol-jel (Sol-Gel) yöntemlerinin ayni proseste kullanilmasi ile sentezleninektedir. Ilk olarak aerojel sentezi sirasinda grafen oksit kullanilarak grafen katkili karbon aerojel sentezi gerçeklestirilmektedir. Resornisol, forinaldehit ve katalizör olarak sodyuin karbonat içeren bir solüsyon hazirlanir. Sol-gel için hazirlanan bu solüsyona Grafen Oksit eklendikten sonra sol-gel islemi gerçeklestirilerek grafen oksit katkili R-F aerojel elde edilir. Sonrasinda piroliz islemi uygulanir. Piroliz islemi ile grafen oksit grafene dönüstürülürken, R-F aerojel de karbon aerojele dönüsmüs olur. COz süper kritik sartlarda kurutma için kullanilmaktadir. Böylece kritik sicaklikta karbon aerojel olusturulmakta ve mezoporoz yapida grafen eldesi saglanmaktir. Süperkritik kurutma islemi ile porlarin yüzey alani arttirilarak yogunlugu düsük nihai grafen katkili karbon aerojel malzeme(lOl) elde edilmektedir. Böylece anotta(10) kullanilmak üzere grafen katkili karbon aerojel eldesi gerçeklesmis olinaktadir. Bu yöntemde elde edilen grafen katkili karbon-aerojel malzemeden elde edilen anotun(10) iletkenligi karbon-aerojele malzemeden elde edilen anota(lO) göre daha fazla olmaktadir.
Bulusta anotta(10) kullanilinak üzere karbon aerojel malzeme(102`) de piroliz ve sol-jel (sol-gel) yöntemlerinin ayni proseste kullanilmasi ile sentezleninektedir. Yönteinde yine ilk olarak 301- jel yöntemi ile aerojel sentezi gerçeklestirilmektedir. Bunun için resorsinol (aerojel üretimi için gerekli olan sol malzeme), formaldehit (aero jel üretimi için gerekli olan sol inalzeine) ve katalizör (Sodyum Karbonat - aerojel sentezi sirasinda katalizör etkisi gösteren malzeme) kullanilarak sol-jel yöntemiyle R-F (Resorsinol- Formaldehit) aerojeller sentezleninektedir. Burada aerojel yapisindaki karbonlarin kaynagi resornicol- formaldehit yapisindan gelmektedir. Ardindan atmosfer kontrolü için kullanilan COz ve organik çözücü (aseton, etanol gibi) yardiiniyla R-F aerojeller kurutulmaktadir. Olusan R- F aerojellere büzüline olinadan kurutma yapabilmek için yapisindaki su ile yer degistirecek organik çözücü ilave edilmektedir. Su, organik çözücü ile yikaina islemi sirasinda ortamdan uzaklastirilinaktadir. Karbondioksit kurutmasi ile de organik çözücü yapidan uzaklastirilmaktadir. Böylece aero jel malzemenin gözeiiek yapisi korunmaktadir.
Sonrasinda tüp firin kullaiiilarak kontrollü atmosfer altinda yüksek sicaklikta aerojellere piroliz islemi yani yakma islemi uygulanmaktadir. Böylece piroliz yöntemi ile anot (10) olarak kullanilmak üzere karbon aerojel malzeme (102) üretilmis olmaktadir.
Piroliz (yakma) ile malzemedeki safsizliklar (impurities) uzaklastirilmakta ve aktif karbon olusumu gerçeklestirilmektedir. Bulus kapsaminda bu sorunun 'Önüne geçmek için kurutma sicakligi arttirilinis ve malzeme birkaç es parçaya bölünerek kurutma islemine devam edilmistir. Aerojel seiitezi sirasinda grafen oksit kullanilirken sinterleine esnasinda oksitin sistemden uzaklastirilmasi için ise sinterleme sicakligi kontrollü olarak artirilinakta Ve siiiterleine süresi uzatiliiiaktadir.
Grafen ve karbon ag yapisi ayni solüsyon içerisinde sentezlendiginden dolayi, yapi homojen ve stabil hale gelmektedir. Böylece devre akimi her yere esit dagilmaktadir.
Bulusta elde edilen karbon aerojel malzeme(102) ve grafen katkili karbon-aerojel malzeme(101); akü, batarya gibi güç kaynaklariiida(l) anot(10) olarak kullanilinaktadir.
Bulusta elde edilen karbon aerojel malzeme (102) ve grafeii katkili karbon aerojel malzemelerin (101) ortak özellikleri yüzey alanlarinin oldukça genis olmasi, bunlardan üretilen anotlarin(lO) hafif ve iletken olusu, düsük yogunlukta oluslari, küçük gözenek yapilaridir.
Ayrica iletkenlik özelliginin iyi oldugu bilinen grafen ile sünger yapili karbon aerojelin birlikte kullaninii ile sünger yapili karbon aerojel malzeme]i(102) ve grafen katkili karbon aerojel malzeineli(101) bir süper kapasitör elde edilinektedir. Bu sünger yapi içinde iyonlar tutularak depolanan iyon miktarinda artis saglanmistir. Böylece her iki durumda da günümüzde kullanilan akü gibi güç kaynaklarinin (1) kullaniin sürelerinde artis saglanmis olunacaktir. Ayrica grafenin iletkenligi sayesinde iyon iletimi hizlandigiiidan güç kaynaklari(l) sarj olurken sarj süresi azalacaktir.
Her durumda bulus ile günümüz kursun-asit aküler gibi güç kaynaklarinin perforinansta artis saglanmis ve sülfatlasina problemi giderilmistir.
Bulus ile elde edilen anot(10) elektrot, tercih edilen uygulamada kursun asit güç kaynaginda(l) kullanilmaktadir. Ancak Li-iyon gibi diger güç kaynaklarinda da kullanilabilir. Güç kaynagi (1), akü, batarya, veya pil gibi bir cihaz olabilmektedir.
Bulusta grafen ile beraber yüzey alani genis ve yogunlugu düsük, porlu yapida, tutucu bir malzeme olan aerojelin kullanilmasi sonucu daha hafif, iyon alis veris hizi yüksek olan bir anot (10) üretilmistir. Ayrica bu anot(10) ile hafif, enerji depolama kapasitesi yüksek, hizli sarj edilen, sarj olduktan sonra daha uzun sürede desarj olan bir güç kaynagi( l) gerçeklestirilmistir. Ayrica bulus ile günümüzde kursun-asit akülerde kullanilan kursun miktarindan daha az kursun kullanilacagi için çevre dostu akü eldesi saglanacaktir.
Bulusun sanayiye uygulanabilirligi Bulus, elektrik enerjisinin kullanildigi ve depolandigi her tür güç kaynaginda(l) kullanilacaktir. Güç kaynagi(l) ile sarj olan kullanan tüm elektronik cihazlar daha uzun süre çalisacak ve bu cihazlar yüksek performans ile çalismasina devam edecektir.
Bulus, yukarida açiklanan uygulamalar ile sinirli olmayip, teknikte uzman kisi kolaylikla bulusun farkli uygulamalarini ortaya koyabilir. Bunlar, bulusun istemler ile talep edilen korumasi kapsaminda degerlendirilmelidir.

Claims (12)

ISTEMLER
1. Güç kaynaklarindaki(l) sülfatlasmadaii kaynakli verim düsmesini gidermek ve güç kaynak]arinin(l) performansini arttirmak için; tek basina grafen katkili karbon aerojel malzemeden(101) olusmasi ile karakterize edilen bir anot (10).
2. Hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilmis bir güç kaynagi(l) elde etmek üzere; Kursun oksit malzeme(200) içeren bir katot(20), bir anot(10), katot(20) ve anodu(10) ayiran bir ayirici(30) ve bir elektrolit ortami(50) içeren; tek basina grafen katkili karbon aerojel malzemeden(101) olusan bir anot(10) ile karakterize edilen bir güç kaynagi( l).
3. Güç kaynaklarindaki(l) sülfatlasmadan kaynakli verim düsmesini gidermek ve güç kaynak]arinin(l) performansini arttirmak için; Bir birinci ve bir ikinci kisim içeren ve bu iki kisiin birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kismin grafen katkili karbon aerojel malzemeden(lOl) ikinci kismin kursun malzemeden(100) olusturuldugu, birinci ve ikinci kisim arasinda bagli ve ikinci kisimdaki kursun malzemenin(100) sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdan ikinci kisma devre akiminin akmasini engelleyen ve devre akiminin grafen katkili karbon aerojel eleman üzerinden tek yönlü akmasini saglayan bir diyot(40) içermesiyle karakterize edilen bir anot (10).
4. Hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilmis bir güç kaynagi(1) elde etmek üzere; Bir birinci ve bir ikinci kisim içeren ve bu iki kisiin birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kismin grafen katkili karbon aerojel malzemeden(101) ikinci kismin kursun malzemeden(100) olusturuldugu, birinci ve ikinci kisim arasinda bagli ve ikinci kisimdaki kursun malzemenin(100) sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdan ikinci kisma devre akiminin akmasini engelleyen ve devre akiminin grafen katkili karbon aerojel eleinan üzeriiiden tek yönlü akmasini saglayan bir diyot(40) içeren bir anot (10) ile karakterize edilen bir güç kaynagi(l ).
5. Güç kaynaklarindaki(l) sülfatlasmadan kaynakli verim düsmesini giderinek ve güç kaynaklarinin(l) performansini arttirmak için; tek basina karbon aero jel malzemeden(102) olusmasi ile karakterize edilen bir
6. Hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilmis bir güç kaynagi(l) elde etinek üzere; Kursun oksit malzeme(200) içeren bir katot(20), bir anot(10), katot(20) ve anodu(10) ayiran bir ayirici(30) ve bir elektrolit 0rta1n1(50) içeren; tek basina karbon aerojel malzemeden(102) olusan bir anot(10) ile karakterize edilen bir güç kaynagin ).
7. Güç kaynaklarindaki(l) sülfatlasmadan kaynakli verim düsmesini giderinek ve güç kaynaklarinin(l) performansini arttirmak için; Bir birinci ve bir ikinci kisim içeren ve bu iki kisiin birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kismin karbon aerojel malzemeden(102) ikinci kismin kursun malzemeden(100) olusturuldugu, ikinci kisimdaki kursun malzemenin(100) sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdan ikinci kisma devre akiminin akmasini engelleyen ve devre akiminin karbon aerojel eleman üzerinden tek yönlü akmasini saglayan bir diyot(40) içermesiyle karakterize edilen bir anot (10).
8. Hafif, iletken, yüksek kapasiteli, hizli sarj edilen, desarj süresi arttirilinis bir güç kaynagi(1) elde etmek üzere; Bir birinci ve bir ikinci kisim içeren ve bu iki kisiin birbirine elektriksel paralel bagli olacak sekilde birinci kismin karbon aerojel malzemeden(102) ikinci kismin kursun inalzemeden(100) olusturuldugu, birinci ve ikinci kisimdaki kursun malzemenin(100) sülfat iyonlari sebebiyle sülfatlasmasiyla kursunun kullanilamaz hale gelmesi sonucu birinci kisimdan ikinci kisma devre akiminin akmasini engelleyen ve devre akiiiiiniii grafen katkili karbon aerojel eleman 118/001 -P üzerinden tek yönlü akmasini saglayan bir diyot(40) içeren bir anot (10) ile karakterize edilen bir güç kaynagi( 1).
9. Kursun-asit ak'ulerde kullanilmak üzere istem 1, istem 3, istem 5, istem 7'deki istenilerden herhangi birindeki gibi bir anot(10).
10. Güç kaynaginin (1) kursun-asit akü oldugu istem 2 veya 4 veya 6 veya 8,deki gibi bir güç kaynagi (1).
11. Grafen malzeme ve/veya grafen oksit malzeme ve/veya grafen katkili karbon aerojel malzeme(101) ve/veya karbon aerojel malzemeden(102) olusmasi ile karakterize edilen bir anot(10).
12. Karbonnanot'ûp yapida olusturulmasi ile karakterize edilen istem 11°deki gibi bir
TR2016/12957A 2016-09-10 2016-09-10 BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI TR201612957A2 (tr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2016/12957A TR201612957A2 (tr) 2016-09-10 2016-09-10 BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI
PCT/TR2017/050425 WO2018070969A2 (en) 2016-09-10 2017-09-11 An anode electrode and a power source produced therefrom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2016/12957A TR201612957A2 (tr) 2016-09-10 2016-09-10 BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201612957A2 true TR201612957A2 (tr) 2018-03-21

Family

ID=61622668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2016/12957A TR201612957A2 (tr) 2016-09-10 2016-09-10 BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR201612957A2 (tr)
WO (1) WO2018070969A2 (tr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110071286A (zh) * 2019-04-19 2019-07-30 肇庆理士电源技术有限公司 可再生能源储存用高性能蓄电池负极铅膏及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8178155B2 (en) 2009-01-27 2012-05-15 Applied Materials, Inc. Carbon-based ultracapacitor
WO2012167117A2 (en) 2011-06-03 2012-12-06 Energ2 Technologies, Inc. Carbon-lead blends for use in hybrid energy storage devices

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018070969A2 (en) 2018-04-19
WO2018070969A3 (en) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xiang et al. An inorganic membrane as a separator for lithium-ion battery
Song et al. Flexible freestanding sandwich-structured sulfur cathode with superior performance for lithium–sulfur batteries
Lee et al. A hierarchical carbon nanotube-loaded glass-filter composite paper interlayer with outstanding electrolyte uptake properties for high-performance lithium–sulphur batteries
JP4878881B2 (ja) 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ
KR101596511B1 (ko) 리튬 이온 축전 디바이스용 정극 활물질 및 그것을 사용한 리튬 이온 축전 디바이스
KR101089860B1 (ko) 슈퍼캐패시터 및 그 제조방법
CN106450514B (zh) 一种准固态Na-CO2二次电池及其制备方法
CN104300128A (zh) 一种锂硫电池一体化膜电极结构及其制备方法
JP2015513197A5 (tr)
KR20110007870A (ko) 커패시터용 분극성 전극 및 이를 포함하는 전기 이중층 커패시터
JP2006261599A (ja) 電気二重層キャパシタの製造方法
CN103426650A (zh) 基于稻壳基活性炭材料的不对称型电化学超级电容器
JPWO2012137618A1 (ja) 溶融塩電池
TR201612957A2 (tr) BİR ANOT ELEKTROT ve BU ELEKTROTTAN ÜRETİLMİŞ BİR GÜÇ KAYNAĞI
Liu et al. Multi-dimensional construction of a novel active yolk@ conductive shell nanofiber web as a self-standing anode for high-performance lithium-ion batteries
JP2006279003A (ja) 電気二重層キャパシタ
JP2012133958A (ja) 複合キャパシタ負極板及び鉛蓄電池
JP3187172U (ja) Cnt・不織布合成体キャパシタ
KR102163165B1 (ko) 그래핀-활성탄 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 생성된 그래핀-활성탄 복합체
WO2014077393A1 (ja) Cnt・不織布合成体キャパシタ
RU2518150C2 (ru) Нанокомпозитный электрохимический конденсатор и способ его изготовления
JP3182167U (ja) コイン型カーボンナノチューブフィルムキャパシタ
KR102640431B1 (ko) 커패시터용 분리막 및 이를 포함하는 그래핀 커패시터
CA3125938C (en) Lis battery with low solvating electrolyte
JP2012009806A (ja) 電気二重層コンデンサ