يتم تقديم بروتوكول للاختبار الكهروكيميائي لبطارية Li-O2 aprotic مع تحضير الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات ومقدمة لطرق التوصيف المستخدمة بشكل متكرر هنا.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
بروتوكول الكهروكيميائية اختبار وتوصيف ابروتوني لي-O
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
نعرض طريقة للاختبار الكهروكيميائي لبطارية Li-O2 غير الجانبية. بطارية Li-O2 غير بروتيك مصنوعة من أنود Li-metal ، وإلكتروليت أبروتيك ، وكاثود O2 يتنفس. المنحل بالكهرباء الأبروتيك هو محلول من ملح الليثيوم مع مذيب أبروتيك. ويستخدم الكربون المسامي بشكل شائع كركيزة الكاثود. لتحسين الأداء ، يتم ترسيب محفز كهربائي على ركيزة الكربون المسامية بواسطة طرق ترسيب معينة ، مثل ترسيب الطبقة الذرية (ALD) وتفاعل الكيمياء الرطبة. تتميز مواد الكاثود المحضرة بالفحص المجهري الإلكتروني الماسح (SEM) ، والمجهر الإلكتروني الناقل (TEM) ، وامتصاص الأشعة السينية بالقرب من هيكل الحافة (XANES). يتم استخدام خلية من نوع Swagelok ، مختومة في غرفة زجاجية مملوءة ب O2 النقي ، للاختبار الكهروكيميائي على نظام اختبار البطارية. يتم اختبار الخلايا إما في وضع التحكم في السعة أو وضع التحكم في الجهد. يتم فحص منتجات التفاعل عن طريق المجهر الإلكتروني ، وحيود الأشعة السينية (XRD) ، والتحليل الطيفي للإلكترون الضوئي للأشعة السينية (XPS) ، والتحليل الطيفي للانعكاس الكلي الموهن لتحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء (ATR-FTIR) ، والتحليل الطيفي رامان لدراسة المسار المحتمل لتفاعل تقليل الأكسجين (ORR) وتفاعل تطور الأكسجين (OER). يوضح هذا البروتوكول ترتيبا منهجيا وفعالا للاختبارات الروتينية لبطارية Li-O2 غير المضطربة ، بما في ذلك الاختبار الكهروكيميائي وتوصيف مواد البطارية.
المقدمة
في عام 1996، أفاد إبراهيم وجيانغ 1 أول عكسها غير مائي ليثيوم O 2 بطارية تتكون من الكاثود مسامية الكربون، عضوي المنحل بالكهرباء، والأنود ليثيوم معدن. ومنذ ذلك الحين، وذلك بسبب كثافة الطاقة عالية للغاية النظرية التي تزيد على ذلك في أي أنظمة أخرى موجودة تخزين الطاقة، وبطارية ليثيوم-O 2، الذي يؤدي الى تدفق التيار من قبل أكسدة الليثيوم في القطب الموجب والحد من الأوكسجين عند الكاثود ( تلقت ↔ لي 2 O 2)، اهتماما كبيرا في الآونة الأخيرة 1-8 - عموما لي رد فعل + + O 2 + ه.
....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذه التوليفات هي شديدة السمية ومسرطنة. قد يكون متناهية الصغر الأخطار إضافية مقارنة مع نظرائهم الأكبر. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند تنفيذ رد فعل النانوية بما في ذلك استخدام الضوابط الهندسية (غطاء الدخان، صندوق قفازات) ومعدات الحماية الشخصية (النظارات الواقية والقفازات ومعطف المختبر، كامل طول السراويل مغلقة اصبع القدم أحذية). أجزاء من الإجراءات التالية تنطوي على تقنيات معالجة خالية من الهواء القياسية.
1. تجميع المواد الكاثود
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
ويبين الشكل 1A الإعداد للخلية Swagelok نوع من اختبار بطارية ليثيوم-O 2. يتم وضع قطعة من فيلم الليثيوم على قضيب الفولاذ المقاوم للصدأ في نهاية الأنود. الكاثود مسامية مفتوح لليا نقية 2 من خلال أنبوب الألومنيوم. يستخدم الألياف الزجاجية كما فاصل وامتصاص بالكهرباء ابروتوني. ويستخدم آل شبكة باعتباره جامع الحالي. وختم الخلية Swagelok من نوع كلها في غرفة زجاجية مملوءة فائقة الأكسجين النقاء. لدراسة متعمقة، وتطبق أساليب.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
وبالنظر إلى حساسية ليثيوم O 2 نظام البطارية في الهواء، وخاصة CO 2 والرطوبة، والكثير من الخطوات في بروتوكول ضرورية من أجل الحد من interferents وتجنب التفاعلات الجانبية. على سبيل المثال، يتم تجميع الخلية Swagelok من نوع في صندوق قفازات مليئة هارون مع O 2 <0.5 جزء في المليون وH 2 O <0.5 جزء في المليون. ويتم تجفيفها جميع المواد الكاثود، المنحل بالكهرباء المذيبات والملح، والألياف الزجاجية وقطع Swagelok، والغرف الزجاجية قبل الجمعية للحد .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم تمويل البحث
في مختبر Argonne الوطني من قبل وزارة الطاقة الأمريكية و FreedomCAR ومكتب تقنيات المركبات. تم دعم استخدام مصدر الفوتون المتقدم والأبحاث التي أجريت في مركز المجهر الإلكتروني في مختبر أرغون الوطني من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ، مكتب العلوم ، مكتب علوم الطاقة الأساسية ، بموجب العقد رقم. DE-AC02-06CH11357.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1-ميثيل -2-بيروليدينون (NMP) ، 99.5٪ | سيجما ألدريتش | 328634 | |
| الاختبار | من سلسلة ماكور | ||
| ميثيل كربونات (DMC) ، & ge ؛ 99٪ | سيجما ألدريتش | 517127 | |
| الكحول الإيثيلي ، & 99.5٪ | Sigma-Aldrich | 459844 | |
| محلول الفورمالديهايد ، 37 بالوزن ٪ في H2< / sub>O | Sigma-Aldrich | 252549 | |
| أسود كربوني جرافيتي ، >99.95٪ | سيجما ألدريتش | 699632 | |
| كلوريد الحديد (III) (FeCl 3< / sub>) ، 97٪ | Sigma-Aldrich | 157740 | |
| أنابيب كابتون بوليميد | كول بارمر | EW-95820-09 | |
| شريط كابتون بوليميد | كول بارمر | EW-08277-80 | |
| فيلم تظليل النوافذ | كابتون SPEX عينة الإعدادية | 3511 | |
| رقاقة الليثيوم (99.9٪ ليثيوم) | MTI Corporation | EQ-Lib-LiC25 | |
| ليثيوم ثلاثي فلورو الميثان سلفونات (LiCF3< / sub>SO3< / sub>) | Sigma-Aldrich | 481548 | |
| سداسي فلورو أسيتيل سيتونات البلاديوم (Pd (hfac) 2< / sub>) ، 99.9٪ | Aldrich | 401471 | |
| بولي (فلوريد فينيلدين) (PVDF) | ألدريتش | 182702 | |
| برمنجنات البوتاسيوم (KMnO4< / sub>) ، > 99.0٪ | سيجما ألدريتش | 223468 | |
| هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم) ، > 97.0٪ | سيجما ألدريتش | 221465 | |
| رباعي إيثيلين جلايكول ثنائي ميثيل الأثير (TEGDME) ، & ge ؛ 99٪ | Aldrich | 172405 | |
| Toray 030 ورق كربون | ElectroChem Inc. | 590637 |
المراجع
- Abraham, K. M., Jiang, Z. A polymer electrolyte-based rechargeable lithium/oxygen battery. J. Electrochem. Soc. 143, 1-5 (1996).
- Bruce, P. G., Freunberger, S. A., Hardwick, L. J., Tarascon, J. -M. Li-O2 and Li-S batteries with high energy storage. Nat. Mater. 11, 19-2....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
