بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

الهدف العام من هذا الإجراء هو إعداد واختبار خلايا نصف عملة للأبحاث المختبرية. أولا ، قم بإعداد قطب كهربائي يعمل ، وقطب مضاد ، ومكونات خلية أخرى. ثم قم بتجميع خلية العملة المعدنية بدقة في صندوق قفازات وختمها عن طريق العقص.

أخيرا ، قم بإجراء اختبار كهروكيميائي لخلية العملة لتحديد خصائصها الرئيسية مثل قدرات الشحن والتفريغ ، وقدرات المعدل ، وغيرها من معلومات خلية العملات المعدنية القيمة. بشكل عام ، يمثل بناء الخلية تحديا لأن أداء الخلية حساس للغاية لإجراء البناء. أولا ، قم بإعداد خليط رابطة NMP من ما يقرب من ستة 8٪ PVDF الموثق في NMP.

بعد ذلك ، امزج المادة الفعالة وشاهد الأسود بالدوامة لمدة دقيقة واحدة. بعد إضافة بعض خليط رابطة NMP ، انقل المكونات إلى قارورة زجاجية صغيرة. دوامة العينة بأقصى عدد دورات في الدقيقة لمدة 30 دقيقة تقريبا.

إذا لزم الأمر ، أضف كرتين من الزركونيا بقطر خمسة ملليمترات لخلط أفضل. استمر في إضافة NMP حسب الحاجة للحصول على ملاط من الاتساق المطلوب. انظر بعد ذلك ، انشر رقائق معدنية من المجمع الحالي على صفيحة زجاجية.

يستخدم الألمنيوم كمجمع حالي للكاثود ويستخدم النحاس كمجمع تيار للأنود. استخدم الأسيتون وقم بإزالة أي فقاعات هواء بين الرقاقة واللوحة الزجاجية. الآن ، ضع طبقتين من الشريط اللاصق لتحديد المنطقة المراد طلاؤها بملعقة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

ضع الملاط على الرقاقة المعدنية. انشر الملاط بشكل موحد على المسار باستخدام شفرة حلاقة ، اعتمادا على المادة والموثق المستخدم. جفف الطلاء في الهواء أو الفراغ عند حوالي 90 إلى 120 درجة مئوية لمدة ساعتين إلى ثماني ساعات.

بعد قطع الطلاء المجفف ، ضع الرقاقة المعدنية المطلية بين لوحين فولاذيين مبطنان بورقتي وزن لحماية الطلاء. ثم اضغط تحت حمولة تقارب 3000 رطل. الآن قم بثقب ثمانية أقراص ملليمترات من رقائق معدنية مطلية مجففة.

بعد ذلك ، قم بوزن الكاثود. لفها وضعها في صندوق القفازات. أيضا ، قم بثقب ثمانية أقراص ملليمترات من الرقاقة المعدنية غير المطلية من نفس المادة ، ووزنها لأن المنحل بالكهرباء حساس للصور.

قم بتخزينه في زجاجة Nalgene ملفوفة بورق الألمنيوم داخل صندوق قفازات Argonne. استخدم فرشاة نايلون أو مشرط من الفولاذ المقاوم للصدأ لتنظيف سطح رقائق الليثيوم حتى يظهر سطح فضي لامع. ثم قم بثقب أقراص 12.7 ملم من رقائق الليثيوم.

ترتيب مكونات علبة خلية العملة بدقة. قم بإعداد أقراص 19 ملم من واقي الخلية C أربعة غشاء 80 للفواصل بعد شطف المبادل خمس مرات بالأرجون ، انقل علب خلايا العملة المعدنية الكهربائي العامل والينابيع والفواصل والفواصل إلى سطح عمل صندوق القفازات.

لبدء التجميع ، أضف قطرتين من المنحل بالكهرباء على كوب الخلية وضع القطب الكهربائي العامل. بعد ذلك ، أضف ثلاث قطرات من المنحل بالكهرباء وضع فاصلين مع قطرتين من المنحل بالكهرباء بينهما. تابع إضافة قطرتين أخريين من المنحل بالكهرباء ووضع قطب الليثيوم المضاد.

الآن ضع الفواصل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والزنبرك على قرص الليثيوم. أخيرا أغلق بغطاء الخلية وقم بتجعيد الخلية ثلاث إلى أربع مرات. تعامل مع الخلية النهائية باستخدام ملاقط بلاستيكية لتجنب قصر الدائرة ومسح المنحل بالكهرباء الزائد بمجرد تجميعه.

قم بتوصيل خلية العملة المعدنية بجهاز اختبار البطارية في وضع جهد الدائرة المفتوحة لمدة ساعة واحدة. حدد نافذة الجهد لاختبار الخلية بناء على المادة الفعالة المستخدمة في قطب كهربائي يعمل. الآن بالنسبة للقدرة النظرية للخلية ، أولا ، احسب وزن مادة القطب.

ثم احسب وزن المادة الفعالة في القطب ، وحدد السعة النظرية لقرص القطب. الآن اختبر خلية العملة المعدنية لشحن دورات التفريغ بمعدل C المطلوب. عند إعداد قطب العمل ، من المهم إنشاء ملاط من الاتساق الجيد.

تقارن هذه النتائج بين الطلاءات الجيدة والسيئة. بعد ملاحظة التجفيف ، ينتج الطلاء المتشقق عادة عن ملاط يحتوي على فائض. ينتج NMP والطلاء المسامي عادة عن ملاط يحتوي على NMP غير كاف.

بعد تجميع الخلايا ، يتم تجعيدها للحصول على ختم محكم للحماية من الرطوبة. عادة ، تنقسم خلية العملة المعدنية المجعدة بشدة بعد بضع ساعات في درجة الحرارة المحيطة بسبب تورم رقائق الليثيوم بعد التفاعل مع الرطوبة. تمثل هذه البيانات خلية عملة معدنية مصنوعة من قطب كهربائي يعمل من أكسيد الكوبالت الليثيوم وقطب مضاد لرقائق الليثيوم.

تظهر المؤامرة منحنيات الشحنة الأولى والتفريغ الأول لخلية العملة. لاحظ أنه تم ضبط نافذة الجهد لتكون بين ثلاثة و 4.3 فولت. كانت السعة 155 مللي أمبير / ساعة لكل جرام لدورة الشحن الأولى و 140 مللي أمبير / ساعة لكل جرام لدورة التفريغ الأولى.

بمجرد إتقانها ، يمكن استخدام هذه التقنية لبناء وتقييم خلايا العملات المعدنية باستخدام مواد كاثود مختلفة أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر إبقاء مكتب العمل جافا قدر الإمكان. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية بناء واختبار خلايا العملة.