Bo Togel Bet 100

🔥 Selamat datang di Bo Togel Bet 100 — Jelajahi tren terbaru tentang superbook-betting!

Abstrak

Sumber energi terbarukan yang intermiten dapat mengurangi perubahan iklim, tetapi memerlukan baterai berkinerja tinggi dan andal. Baterai lithium-ion yang banyak digunakan mengandung Li, Co, dan Ni, dan permintaan yang terus meningkat terhadap unsur-unsur ini, bersama dengan sumbernya yang relatif terbatas, telah menimbulkan kekhawatiran tentang stabilitas rantai pasokannya. Baterai natrium-ion telah menjadi alternatif ekonomis. Natrium vanadium fosfat, Na3V2(PO4)3 (NVP), adalah kandidat yang menarik dengan stabilitas tinggi dan konduktivitas ionik karena struktur konduktor superionik natrium polianionik (NASICON). Namun, NVP memiliki konduktivitas elektronik yang buruk dan memerlukan morfologi hierarkis untuk memungkinkan transfer ion dan elektron yang mudah. Pengeringan semprot telah digunakan untuk mencapai struktur partikel sekunder hierarkis, tetapi sintesis NVP yang paling dilaporkan bergantung pada pelarut organik yang mudah terbakar/beracun atau aditif nanokarbon yang mahal. Dalam penelitian ini, kami mengeringkan semprot suspensi berair tanpa menggunakan aditif karbon mahal. Sel setengah natrium-ion NVP yang diperoleh menunjukkan kapasitas reversibel yang sangat tinggi (114,7 mAh g−1 pada 0,2 C), kemampuan laju tinggi (retensi kapasitas 80,8% pada 30 C), dan kinerja siklus yang stabil (retensi kapasitas 96,7% setelah 1500 siklus pada 10 C). Kinerja unggul ini menunjukkan janji besar untuk baterai NVP sebagai alternatif penyimpanan energi dibandingkan baterai lithium-ion tradisional.

Pendahuluan

Permintaan listrik global, yang sebagian besar dipenuhi oleh pembakaran batu bara dan gas alam, diperkirakan akan berlipat ganda pada pertengahan abad ini [1]. Sumber energi terbarukan menjadi semakin penting seiring perubahan iklim yang menimbulkan tantangan lebih mendesak. Namun, variabilitas yang melekat memerlukan penyimpanan energi yang andal dan tahan lama. Karena kepadatan energi dan umur panjangnya, baterai lithium-ion (LIB) telah menjadi standar industri, tetapi penipisan sumber lithium dan material katoda terkait, seperti kobalt dan nikel, menyebabkan biaya lebih tinggi dan masalah produksi lingkungan yang lebih besar [2]–[4]. Baterai natrium-ion (NIB) adalah alternatif yang menjanjikan karena kelimpahan natrium dan material katoda terkait menghasilkan biaya lebih rendah dan dampak lingkungan yang lebih kecil [5]–[8]. NIB unggul terutama dalam penyimpanan energi skala jaringan, karena penyimpanan stasioner memprioritaskan baterai murah dan tahan lama dibandingkan kepadatan energi tinggi yang disediakan oleh baterai lithium-ion. Namun, perbaikan masih diperlukan sebelum NIB dapat diadopsi secara luas atau dianggap sebagai alternatif kompetitif untuk LIB, dan material katoda aktif khususnya membatasi kinerja [9]. Di antara tiga pilihan utama, oksida logam berlapis (LMO), meskipun memiliki kapasitas spesifik tinggi [10],[11], masih perlu membuktikan umur elektrokimia dan stabilitas udaranya dengan cara yang hemat biaya [12]. Analog Biru Prusia (PBA), meskipun menikmati keunggulan biaya [13], perlu menunjukkan kontrol presisi terhadap lowongan dan air interstisial yang secara signifikan merusak umur siklus [14]–[18]. Material katoda polianion telah menunjukkan umur siklus yang sangat baik karena struktur kristalnya yang stabil secara intrinsik, yang berpotensi menurunkan biaya masa pakai ke tingkat yang lebih kompetitif daripada pilihan lain [19],[20].

Natrium vanadium fosfat (NVP, Na3V2(PO4)3) adalah salah satu material katoda NIB polianion yang paling menjanjikan dengan struktur konduktor superionik natrium rombohedral (NASICON) yang memberikan konduktivitas ion Na+ yang cepat sambil mempertahankan kerangka interkalasi yang stabil. Ini menawarkan kapasitas teoretis 118 mAh g−1 dan stabilitas termal tinggi [21]. Namun, NVP memiliki konduktivitas elektronik rendah (1,63 × 10–6 S cm−1) yang dapat membatasi kinerja elektrokimia [22],[23]. Keterbatasan ini dapat diatasi dengan pelapisan karbon, melalui teknik in situ atau pasca sintesis, sambil mempertahankan material yang berpori dan stabil [24]. Sayangnya, rute sintesis umum yang menghasilkan bubuk berkinerja tinggi menghadapi tantangan [25]. Misalnya, ketika metode sol-gel dan hidrotermal digabungkan, bubur atau gel garam prekursor disiapkan dalam kondisi hidrotermal, dikeringkan untuk mendapatkan bubuk prekursor, dan akhirnya dikalsinasi [26]–[29]. Metode ini memiliki kontrol yang tepat terhadap kondisi reaksi dan menghasilkan partikel primer yang kecil secara inheren, memungkinkan kontrol yang tepat atas morfologi partikel. Namun, metode sol-gel rumit dan mahal sedangkan langkah hidrotermal memiliki hasil rendah, sehingga sulit untuk ditingkatkan skala [30],[31]. Demikian pula, electrospinning bubur kental prekursor NVP memungkinkan kontrol morfologi yang tepat tetapi sulit untuk diskalakan karena laju aliran rendah melalui jarum halus [32]–[34]. Metode sintesis keadaan padat telah didemonstrasikan, di mana garam prekursor langsung dikombinasikan dan digiling, kemudian dikalsinasi [35],[36]. Metode ini mudah diskalakan dan teknik serupa telah digunakan di lingkungan industri, tetapi morfologi yang tidak diinginkan dan adanya fase pengotor membuatnya tidak menarik [31].

Atau, metode pengeringan semprot banyak digunakan dalam industri produksi material baterai. Untuk sintesis NVP, suspensi prekursor dikeringkan semprot untuk mendapatkan partikel sekunder berbentuk bola, diikuti kalsinasi untuk mendapatkan produk NVP akhir [37]. Ukuran partikel, ketebalan lapisan karbon, dan morfologi keseluruhan mudah diatur melalui manipulasi konsentrasi, suhu, dan aditif karbon. Ini juga merupakan proses cepat yang dilakukan pada suhu sedang yang menghasilkan bubuk prekursor seragam, sehingga mudah diskalakan [31]. Namun, hasil pengeringan semprot NVP yang paling sukses memerlukan pelarut organik yang mudah terbakar seperti metanol [38] yang kemudian memerlukan pengering semprot gas inert yang canggih, atau menggunakan aditif nanokarbon mahal seperti graphene atau tabung nano karbon [39],[40], yang keduanya secara signifikan meningkatkan biaya produksi. Untuk sintesis skala besar, sangat diinginkan untuk menghindari aditif mahal dan pelarut berbahaya yang menimbulkan risiko keselamatan tinggi atau biaya pemrosesan tinggi [41].

Dalam penelitian ini, kami mengembangkan proses pengeringan semprot berbasis air satu pot untuk menggantikan metode tradisional sintesis NVP berlapis karbon (NVP-C). Proses ini mudah diskalakan untuk aplikasi industri, dan sampel yang disintesis menunjukkan kinerja laju tinggi, kapasitas mendekati teoretis, dan umur kerja panjang. Studi ini menyoroti potensi sangat tinggi NVP-C sebagai material katoda untuk baterai yang berkelanjutan, andal, dan hemat biaya.

Sintesis

Mikrosfer NVP-C disintesis melalui penggilingan bola, pengeringan semprot, dan kalsinasi selanjutnya. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1, 22,46 g NaH2PO4, 8,72 g V2O5, dan 4,67 g C6H8O6 ditambahkan ke 200 ml air deionisasi, kemudian digiling bola dengan bola zirkonium selama 4 jam, bergantian 5 menit penggilingan dengan 5 menit istirahat. Suspensi pirus buram yang dihasilkan didiamkan semalaman, kemudian diencerkan dengan 100 ml air untuk mengurangi penyumbatan selama penyemprotan. Suspensi yang terus diaduk dikeringkan semprot pada 150°C (NVP-150R) untuk mengurangi konsumsi energi proses, atau 210°C (NVP-210R) untuk perbandingan dengan laporan sebelumnya [38],[39]. Sampel lain diencerkan dan disemprot pada 150°C segera setelah penggilingan bola tanpa didiamkan semalaman (NVP-150). Bubuk yang dikumpulkan dikalsinasi pada 800°C dalam atmosfer argon dengan laju pemanasan 5°C menit−1 dan waktu rendam 8 jam, sebelum produk NVP-C akhir diperoleh. Berdasarkan massa prekursor awal, hasil produk akhir antara 75% dan 80% karena partikel menempel pada dinding ruang pengering semprot utama.

Gambar 1. Skema sintesis NVP-C satu pot, terdiri dari penggilingan bola, pengeringan semprot, dan kalsinasi.

Karakterisasi Material

Difraksi sinar-X (XRD) dilakukan dengan sistem difraksi bubuk. Mikroskop elektron pemindaian (SEM) digunakan untuk mikroskopi elektron. Analisis termogravimetri (TGA) dilakukan dalam atmosfer udara untuk menentukan kandungan karbon akhir bubuk. Spektroskopi Raman dilakukan dengan mikroskop Raman. Analisis luas permukaan Brunauer–Emmett–Teller (BET) diselesaikan setelah degassing sampel semalaman pada 300°C.

Gambar 2 menunjukkan gambar SEM dari produk NVP-C yang dikalsinasi. Analisis BET menunjukkan luas permukaan spesifik 19,45 m2 g−1, 21,09 m2 g−1, dan 39,55 m2 g−1 untuk NVP-210R, NVP-150R, dan NVP-150. Kepadatan ketuk masing-masing diperkirakan 0,71 g cm−3, 0,64 g cm−3, dan 0,67 g cm−3.

Gambar 2. Gambar SEM produk NVP-C akhir (a),(b) NVP-210R; (c),(d) NVP-150R; (e),(f) NVP-150. (g) Isoterm adsorpsi-desorpsi nitrogen dan (h) distribusi ukuran pori luas permukaan yang sesuai.
Seperti ditunjukkan pada Gambar 3c, pola XRD untuk semua sampel menunjukkan puncak tajam yang terindeks dengan baik ke kartu PDF #00-062-0345, menunjukkan kisi kristalin tinggi. Spektra Raman (Gambar 3b) menunjukkan dua pita karakteristik pada ~1345 cm−1 dan ~1595 cm−1, yang dikaitkan dengan karbon pita-D (tak teratur) dan pita-G (tergrafitisasi). Rasio intensitas puncak (ID/IG) adalah 0,93, 0,96, dan 0,99 untuk NVP-150, NVP-150R, dan NVP-210R, menunjukkan bahwa sekitar setengah dari sisa karbon tergrafitisasi.

Gambar 3. Karakterisasi fisik sampel NVP-C. (a) Kurva TGA dalam atmosfer udara, memberikan perkiraan kandungan karbon. (b) Spektroskopi Raman, dengan pita D dan G. (c) Pola XRD dan posisi Bragg dari kartu PDF.
Gambar 3a menunjukkan kurva kehilangan berat untuk TGA. Kehilangan berat maksimum, diambil sebagai perkiraan persentase berat karbon, adalah 2,41 wt% untuk NVP-210R, 0,57 wt% untuk NVP-150R, dan 1,75 wt% untuk NVP-150.

Kinerja Elektrokimia

Kinerja elektrokimia mikrosfer NVP-C ditentukan dengan sel setengah Na-ion menggunakan sel koin CR2025. Katoda NVP-C dengan muatan rendah dibuat dengan bubur tradisional yang terdiri dari 80 wt% bubuk NVP, 10 wt% pengikat PVDF, dan 10 wt% aditif karbon tipe 1 atau tipe 2 dalam pelarut N-metil-2-pirolidon (NMP). Bubur dicampur dan dilapisi pada foil aluminium sebelum dikeringkan. Elektroda dipotong menjadi lingkaran diameter 8 mm dan dikeringkan vakum pada 120°C semalaman. Muatan material aktif dijaga antara 0,5–1 mg cm−2. Katoda muatan tinggi (muatan material aktif 13,50 mg cm−2) dibuat dengan 80 wt% bubuk NVP, 15 wt% pengikat, dan 5 wt% aditif karbon tipe 2. Sel setengah Na-ion dibangun dengan NVP-C sebagai katoda, separator trilayer, dan elektroda lawan logam natrium. Elektrolitnya adalah 1 M NaPF6 dalam diglim. Sistem pengujian baterai digunakan untuk mengevaluasi kinerja siklik, dan voltametri siklik dilakukan.

Kurva CV digunakan untuk analisis Randles-Sevcik dan mendapatkan koefisien difusi semu, Dapp, menggunakan persamaan: ip = 0.4463 n F A C D1/2 v1/2. Di sini, ip adalah respons arus, n adalah jumlah elektron yang ditransfer (dua), A adalah luas elektroda, C adalah konsentrasi ion Na+ dalam NVP-C (6,92 × 10–3 mol cm−3), Dapp adalah koefisien difusi semu, dan v adalah laju pemindaian. Nilai Dapp dihitung menggunakan luas geometri (Ageo) dan luas permukaan BET (ABET).

Tabel I menunjukkan koefisien difusi semu Dapp dalam cm2 s−1 untuk tiga material NVP-C yang dicampur dengan aditif karbon tipe 1 atau tipe 2.

NVP-150R | NVP-150 | NVP-210R
Aditif Karbon | Luas | Pengisian | Pengosongan | Pengisian | Pengosongan | Pengisian | Pengosongan
Tipe 1 (konduktivitas rendah) | A_geo | 1.30×10–11 | 1.03×10–11 | 3.52×10–11 | 3.01×10–11 | 5.58×10–11 | 5.78×10–11
A_BET | 4.92×10–16 | 3.91×10–16 | 3.85×10–16 | 3.29×10–16 | 3.00×10–15 | 3.11×10–15
Tipe 2 (konduktivitas tinggi) | A_geo | 4.76×10–11 | 4.78×10–11 | 3.55×10–11 | 3.23×10–11 | 3.16×10–11 | 3.10×10–11
A_BET | 2.71×10–15 | 2.72×10–15 | 6.74×10–16 | 6.13×10–16 | 3.11×10–15 | 3.06×10–15
Ketika dicampur dengan aditif karbon tipe 1, nilai Dapp (dihitung menggunakan Ageo) meningkat dengan kandungan karbon. Sebaliknya, katoda yang dicampur dengan aditif tipe 2 yang lebih konduktif menunjukkan tren sebaliknya. Hasil ini menunjukkan bahwa porositas tinggi sampel memungkinkan kontak intim dengan elektrolit dan memfasilitasi transportasi ion, sementara kandungan karbon rendah menciptakan keterbatasan elektronik.

Kapasitas pengosongan selama uji laju arus konstan ditunjukkan pada Gambar 4. Semua sel awalnya menunjukkan kapasitas spesifik mendekati nilai teoretis 118 mAh g−1 pada 0,2 C dan mempertahankan kapasitas setelah bersepeda pada laju C tinggi, menunjukkan material yang kuat. NVP-150 menunjukkan kapasitas tertinggi pada laju di atas 10 C terlepas dari aditif konduktif.

Gambar 4. Karakterisasi elektrokimia material NVP-C dalam sel setengah Na-ion. Katoda dicampur dengan 10 wt% aditif karbon tipe 1 (atas) atau tipe 2 (bawah). (a),(d) Kurva voltametri siklik pada 0,1, 0,6, dan 1 mV s−1. Inset menunjukkan hubungan ip dan v1/2. (b),(e) Kapasitas spesifik pengosongan semua material dan (c),(f) profil pengosongan galvanostatik NVP-210R selama uji laju pada laju C 0,2 C, 1 C, 2 C, 5 C, 10 C, 20 C, dan 30 C.
Gambar 5 menunjukkan umur panjang material NVP-C yang bersepeda pada 10 C antara 2,5 V dan 3,8 V. Dengan aditif karbon tipe 1, NVP-210R jelas mengungguli dua sampel lainnya, mempertahankan 96,7% kapasitas awal setelah 1500 siklus dengan efisiensi Coulomb mendekati 100%. Mengganti aditif ke tipe 2 meningkatkan kinerja semua sampel, dengan NVP-210R menunjukkan retensi 98,7%.

Gambar 5. Siklus jangka panjang material NVP-C pada 10 C dicampur dengan aditif karbon tipe 1 (a),(b) dan tipe 2 (c),(d). (a),(c) Kapasitas pengosongan dan efisiensi Coulomb serta (b),(d) profil potensial galvanostatik siklus ke-1, 1000, dan 1500.
Untuk menunjukkan kemanjuran material NVP-C dalam pengaturan yang lebih realistis, sel setengah muatan tinggi dibangun menggunakan NVP-210R. Gambar 6 menunjukkan data siklik dari sel dengan kapasitas areal 1,33 mAh cm−2 (muatan material aktif 13,50 mg cm−2) yang bersepeda pada 0,5 C. Sel memiliki kapasitas pengosongan awal 91,5 mAh g−1, yang menunjukkan tidak ada degradasi dan meningkat menjadi 98,8 mAh g−1 setelah 400 siklus sambil mempertahankan efisiensi Coulomb tinggi.

Gambar 6. Stabilitas siklik katoda NVP muatan tinggi. (a) Kapasitas pengosongan dan efisiensi Coulomb, dan (b) profil tegangan katoda muatan tinggi NVP-210R pada 0,5 C. Muatan material aktif 13,50 mg cm−2.

Kesimpulan

Metode yang efisien dan berkelanjutan untuk mensintesis partikel hierarkis NVP-C berpori dengan kandungan karbon yang dapat disetel, tanpa menggunakan pelarut organik atau aditif nanokarbon mahal, telah dikembangkan. Penambahan asam L-askorbat ke dalam bubur prekursor berair memungkinkan hasil yang mengesankan, bahkan pada suhu pengeringan semprot rendah, dari material berkinerja tinggi yang menunjukkan kapasitas mendekati teoretis, kemampuan laju tinggi, dan umur panjang. Sampel dengan kandungan karbon rendah terbukti dibatasi oleh konduktivitas elektronik, yang dapat diatasi dengan penambahan aditif konduktif yang lebih baik. Di masa depan, sintesis dapat ditingkatkan untuk lebih mengurangi konsumsi energi dan menghasilkan kandungan karbon yang lebih tepat. Studi ini telah menyoroti NVP-C sebagai alternatif murah yang layak untuk baterai berbasis lithium, terutama untuk sistem penyimpanan energi stasioner skala besar.

Keamanan dimulai dengan memahami cara developer mengumpulkan dan membagikan data Anda. Praktik privasi dan keamanan data dapat bervariasi berdasarkan penggunaan, wilayah, dan usia Anda.

T: Bagaimana cara mengunduh Bo Togel Bet 100?
J: Cukup klik tombol instal berwarna hijau di bagian atas dan ikuti instruksi amannya.

T: Apakah Bo Togel Bet 100 memerlukan izin berlebihan?
J: Tidak, Bo Togel Bet 100 hanya meminta izin yang benar-benar diperlukan untuk berfungsi dengan baik.