Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/80621
| Title: | การเตรียมพอลิไดแอลิลไดเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์/พอลิสไตรีนซัลโฟเนต-ซิงค์คลอไรด์ เคลือบกระดาษเซลลูโลสสำหรับ สำหรับแผ่นเยื่อกั้นในแบตเตอรี่สังกะสี |
| Other Titles: | Preparation of PDADMAC/PSS- ZnCl₂ coated on cellulose paper for zinc ion battery separator |
| Authors: | กชวรรณ โคววิกกัย อภิสิทธิ์ พันตุ้ย |
| Advisors: | ประสิทธิ์ พัฒนะนุวัฒน์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Subjects: | โพลิอิเล็กทรอไลต์ แบตเตอรี่ สังกะสี Polyelectrolytes Electric batteries Zinc |
| Issue Date: | 2563 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | ในปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาอย่างแพร่หลาย แต่อย่างไรก็ตามพบว่าข้อจำกัดหนึ่งของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือ อิเล็กโทรไลต์ฐานอินทรีย์ที่มีความไวไฟ และความปลอดภัยในการใช้งาน ผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะพัฒนาแบตเตอรี่สังกะสีไอออนที่มีความปลอดภัยสูง และสามารถใช้สารอิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำได้ ในงานวิจัยนี้ได้เน้นพัฒนาส่วนของเยื่อกั้นที่ใช้เป็นพอลิอิเล็กโทรไลต์ที่มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่น ซึ่ง PDADMAC/PSS เป็นวัสดุที่มีความน่าสนใจจากงานวิจัยของ Baowei SU และคณะที่ศึกษาประสิทธิภาพโดยการทำ Polyelectrolyte multilayers (PEMs) แต่ยังไม่มีการนำมาใช้ในแบตเตอรี่ งานวิจัยนี้จึงมีความสนใจที่จะนำมาทดสอบประสิทธิภาพในแบตเตอรี่สังกะสีไอออนโดยในการทดลองหาอัตราส่วนของ PDADMAC ต่อ PSS ที่อัตราส่วนต่าง ๆ (3:1, 1:1 และ1:3) ในปริมาณการเติมไอออน Zn²⁺ จาก ZnCl₂ ที่ความเข้มข้นร้อยละโดยน้ำหนักต่าง ๆ (1, 2, 4, 6 และ8) ที่เหมาะสมแก่การเคลือบผิวกระดาษกรองโดยใช้วิธีการเคลือบผ่านเครื่องกรองดูดสุญญากาศ ทำการทดสอบหาขนาดอนุภาคคอลลอยด์ของ PEMs ที่เตรียมได้ด้วยเครื่อง Particle Size Analyzer และค่าวิเคราะห์ความสามารถในการนำไอออนของวัสดุ PEMs เคลือบกระดาษกรองด้วยเครื่อง Chemical Impedance Analyzer เมื่อนำ PEMs ที่เตรียมได้มาทดสอบหาขนาดอนุภาคเฉลี่ยได้พบว่า ที่อัตราส่วน PDADMAC:PSS = 1:3 ร่วมกับ ZnCl₂ 1 และ 2 ร้อยละโดยน้ำหนัก ให้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่ 51.495 และ54.365 μm ตามลำดับ และที่อัตราส่วน PDADMAC:PSS = 1:1 ร่วมกับ ZnCl₂ 1, 2, 4, 6 และ8 ร้อยละโดยน้ำหนัก ให้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่ 9.661, 40.604, 28.515, 46.947 และ94.226 μm ตามลำดับ และที่อัตราส่วน PDADMAC:PSS = 3:1 ร่วมกับ ZnCl₂ 1, 2 และ 4 ร้อยละโดยน้ำหนัก ให้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่ 455.799, 567.344 และ113.258 μm ตามลำดับ โดยเมื่อวิเคราะห์จากผลความสามารถในการเคลือบ และขนาดอนุภาค PEMs พบว่าความสัมพันธ์กันในดังนี้ ช่วงขนาดอนุภาค 9 – 47 μm อนุภาคสามารถจัดเรียงตัวได้อย่างสม่ำเสมอ ช่วงขนาดอนุภาค 51 – 55 μm สามารถเคลือบได้อย่างสม่ำเสมอแต่ต้องใช้เวลานาน และช่วงขนาดอนุภาคมากกว่า 100 μm ไม่สามารถเคลือบได้อย่างสม่ำเสมอเนื่องจากขนาดอนุภาคที่ใหญ่เกินไป โดยจากการประเมินความสามารถในการเคลือบด้วยตาเปล่าร่วมกับขนาดของอนุภาค PEMs ทำให้สรุปได้ว่าเยื่อกั้นกระดาษกรองเคลือบ PEMs อัตราส่วน PDADMAC:PSS 1:1 ร่วมกับ ZnCl₂ 1, 2, 4 และ6 ร้อยละโดยน้ำหนัก มีความเหมาะสมที่จะนำมาทดสอบในขั้นต่อไป จากนั้นนำวัสดุ PEMs เคลือบกระดาษกรองที่มีความสม่ำเสมอมาวัดค่าความสามารถในการนำไอออนได้ พบว่าเยื่อกั้นกระดาษกรองเคลือบ PEMs อัตราส่วน PDADMAC:PSS 1:1 ZnCl₂ 1, 2, 4, และ6 ร้อยละโดยน้ำหนัก ให้ผลค่าความต้านทานในการแลกเปลี่ยนไอออนที่ 17.4, 17.75, 17.2 และ 13.2 โอห์มตามลำดับ ซึ่งสามารถสรุปได้ว่าที่ 6 ร้อยละโดยน้ำหนัก มีความต้านทานในการแลกเปลี่ยนไอออนต่ำที่สุด เหมาะสมในการนำไปพัฒนาเพื่อเป็นเยื่อกั้นแลกเปลี่ยนในแบตเตอรี่สังกะสีลำดับต่อไป |
| Other Abstract: | Nowadays, Lithium-Ion Batteries are widely used as an electric power source in electronic devices. However, they have limited usage such as Flammable due to their organic-base electrolytes. Interestingly, the most researchers have been attempted to develop a highly safe metal-ion batteries with aqueous-base electrolyte such as zinc-ion batteries (ZIBs). In this research, we focused on the development of the flexible separator with low resistance utilizing for ZIBs. According to Baowei SU et. al., they demonstrated the potential features of PDADMAC/PSS polyelectrolyte multilayers (PEMs) for applying as coating materials on separator in ZIBs. Therefore, this research aimed to fabrication the coated materials on filter paper by vacuum filtration technique for ZIBs separator by using PDADMAC: PSS at different ratios (3:1, 1:1 and 1:3) with adding Zn²⁺ from ZnCl₂ at various concentrations (1,2,4,6 and 8 %w/w). Their efficiencies as separator for ZIBs was also investigated. The colloidal particle sizes of the as-prepared PEMs were determined by using the Particle Size Analyzer. The Ion conductivity analysis of the filter paper-coated PEMs was performed with the Chemical Impedance Analyzer. The results revealed that PDADMAC: PSS at 1:3 with 1 and 2 %w/w ZnCl₂ adding showed the average sizes of 51.495 and 54.365, respectively. PDADMAC: PSS at 3:1 with 1, 2 and 4 %w/w ZnCl₂ adding exhibited the particle sizes of 455.799, 567.344 and 113.258 μm, respectively. PDADMAC: PSS at 1:1 with ZnCl₂ adding of 1 to 8 %w/w showed the average sizes between 9.6661 to 94.226, respectively. The relationship for coating ability and PEMs particle sizes were described in range of 9 - 47 μm which possessed an excellent particle mobility. While, the particle sizes in rang of 51 - 55 μm also revealed a good particle mobility but it take too long time for coating . Besides, PEMs particle size at higher than 100 μm showed the inefficient coating on filter paper because its size particles is too large. For these reasons and coating ability, the appropriate PEMs coated separator was PDADMAC:PSS at 1:1 with 1, 2, 4 and 6 %w/w ZnCl₂ adding, which can deliver the surface resistance of 17.4, 17.75, 17.2 and 13.2 Ω, respectively. According to 6 %w/w, it has the lowest effective resistance, which will suitable for development as separator for Zinc-Ion battery in future work. |
| Description: | โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาพอลิเมอร์และสิ่งทอ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2563 |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/80621 |
| Type: | Senior Project |
| Appears in Collections: | Sci - Senior Projects |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 63-SP-MATSCI-001 - Kotchawan Khowigkai.pdf | 1.33 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.