การเตรียมวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอนจากแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้วสำหรับการประยุกต์ในแบตเตอรี่สังกะสีไอออน

กีรติพร เยาหะรี

dc.contributor.advisor	รจนา พรประเสริฐสุข
dc.contributor.advisor	ฉัตร ปณิธิพงศ์วุฒิ โควอนสขี
dc.contributor.author	กีรติพร เยาหะรี
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
dc.date.accessioned	2023-08-04T07:09:32Z
dc.date.available	2023-08-04T07:09:32Z
dc.date.issued	2565
dc.identifier.uri	https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/82937
dc.description	วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2565
dc.description.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
dc.description.abstractalternative	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.
dc.language.iso	th
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
dc.title	การเตรียมวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอนจากแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้วสำหรับการประยุกต์ในแบตเตอรี่สังกะสีไอออน
dc.title.alternative	Preparation of manganese dioxide/carbon composites from spent alkaline batteries for zinc-ion battery application
dc.type	Thesis
dc.degree.name	วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
dc.degree.level	ปริญญาโท
dc.degree.discipline	เทคโนโลยีเซรามิก
dc.degree.grantor	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย