วัสดุผสมคาร์บอนพรุนจากเปลือกข้าว/วาเนเดียมเพนตะออกไซด์สำหรับลิเธียมไอออนแบตเตอรี่

Rice husk porous carbon/V2O5 composite for lithium ion batteries

Name: สุกัญญา นิลม่วง

Name: วันวิสา ลิ้มพิรัตน์

keyword: คาร์บอนกัมมันต์

; คาร์บอนพรุนจากเปลือกข้าว

; วาเนเดียมเพนตะออกไซด์

; สมบัติทางเคมีไฟฟ้า

; ลิเทียมไอออนแบตเตอรี่

; activated carbon

; rice husk porous carbon

; V2O5

; electrochemical properties

; lithium-ion battery

Abstract: งานวิจัยนี้ได้รายงานการสังเคราะห์ และประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของวัสดุคอมโพสิตระหว่างคาร์บอนพรุนจากเปลือกข้าวกับวาเนเดียมเพนตะออกไซด์ เพื่อประยุกต์ใช้เป็นวัสดุขั้วสำหรับลิเทียมไอออนแบตเตอรี่ โดยเตรียมผ่านกระบวนการโซลเจลร่วมกับกระบวนการคาร์บอไนเซชันและกระบวนการแอคทิเวชัน ตัวอย่างที่เตรียมได้ ถูกนำมาศึกษาคุณลักษณะเฉพาะโดยใช้ การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) รามานสเปกโตรมิเตอร์ เครื่องวิเคราะห์การดูดซับแก๊สไมโครเมตริก (3Flex TCD) และ การดูดกลืนรังสีเอกซเรย์ (XAS) ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่แบบเหรียญ ถูกศึกษาโดยใช้เทคนิคกัลป์วานอสแตติกชาร์จ/ดิสชาร์จ ผ่านเครื่องทดสอบแบตเตอรี่ จากการเตรียมสารตัวอย่างโดยการเปลี่ยนอุณหภูมิคาร์บอไนเซชัน (500-800 องศาเซลเซียส) พบว่า ตัวอย่างทั้งหมดที่เตรียมได้ มีโครงสร้างเป็นแบบออร์โทรอมบิก มีเปอร์เซนต์ความเป็นผลึกเท่ากับ 98.14, 98.17, 98.37, และ 99.80 สำหรับตัวอย่างที่คาร์บอไนซ์ที่อุณหภูมิ 500 600 700 และ 800 องศาสเซลเซียส ตามลำดับ โดยที่อุณหภูมิสูงอนุภาคมีลักษณะสัณฐานเป็นแท่งร่วมด้วย วัสดุคาร์บอนพรุนจากเปลือกข้าวมีขนาดรูพรุนในช่วงเมโซพอรัส มีขนาดของผลึกคาร์บอน (2.3, 3.01, 3.14 และ 3.41 nm) และพื้นที่ผิวจำเพาะ (149.36, 153.46, 158.38, และ 163.96 ตารางเมตรต่อกรัม) เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ค่าพลังงานที่ขอบบ่งชี้ความเป็นวาเนเดียมที่มีเลขออกซิเดชัน 5+ ( V5+) โดยดีกรีความเป็น 5+ เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิคาร์บอไนเซชันที่เพิ่มขึ้น เซลล์แบตเตอรี่แบบเหรียญจากวัสดุผสม RHAC/V2O5 ที่คาร์บอไนซ์ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส แสดงประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าดีที่สุด โดยมีค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะ 350 มิลลิแอมแปร์ชั่วโมงต่อกรัม (ที่ซีเรท 0.1) นอกจากนี้ยังมีค่าการสูญเสียความจุ 28% หลังจากการเก็บและคายประจุ 100 รอบ ที่ซีเรทเท่ากับ 0.2 ค่าความจุจำเพาะที่ยอดเยี่ยมดังกล่าว เกี่ยวข้องกับความเป็นผลึกที่สูง (99.80%) ดีกรีของ V5+ (86.4%) สูง และพื้นที่ผิวจำเพาะที่มากที่สุด (163.96 ตารางเมตรต่อกรัม) ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่า RHAC/V2O5 มีแนวโน้มที่จะสามารถใช้เป็นวัสดุแคโทดสําหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้

Abstract: This work reports the synthesis and electrochemical performance of rice husk-activated carbon (RHAC) composited with V2O5 for lithium-ion batteries. The sol-gel method was used, followed by the carbonization and activation processes. The prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, Micromeritics 3Flex adsorption analyzer, and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The electrochemical performance of coin cell batteries was tested by Galvanostatic charge/discharge via the battery testing station. By varying the carbonization temperature (500-800oC), all prepared samples showed the orthorhombic structure. The crystallinity percentages of 98.14, 98.17, 98.37, and 99.80 were observed for the samples carbonized at 500, 600, 700, and 800oC, Rod-shaped particles appeared at high carbonization temperatures. The RHAC exhibited a mesoporous structure. The specific surface (149.36, 153.46, 158.38, and 163.96 m2g-1) and the carbon crystallite size (2.3, 3.01, 3.14 และ 3.41 nm) increase with increased of carbonization temperature. The edge energy of prepared samples indicated V5+. The degree of V5+ increases with an increase in carbonization temperature. The coin cell batteries from the RHAC/V2O5 composite materials carbonized at 800oC showed excellent electrochemical performance, with a specific capacitance of 350 mAhg-1 (at 0.1C). Moreover, a capacity loss of 28% was observed after 100 cycles at 0.2C. The superior capacity could be attributed to the high crystallinity of V2O5 (99.80%), high degree of V5+ (86.4%), and maximum specific surface area (163.96 m2g-1). The results suggested that RHAC/V2O5 could be used as a promising cathode material for lithium-ion batteries.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ

Address: นครราชสีมา

Email: library@rmuti.ac.th

Name: สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)

Role: ผู้ให้ทุน

Created: 2566

Modified: 2568-05-30

Issued: 2568-05-30

งานวิจัย/Research report

application/pdf

tha

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล อีสาน

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	RMUTI_Kitiya_Res68_05.pdf	19.51 MB

ใช้เวลา

0.021681 วินาที