يوصف بروتوكول لبناء واختبار خلايا عملة من بطاريات ليثيوم أيون. وتعرض لإجراءات محددة لجعل القطب العمل، وإعداد القطب المضاد، وتجميع خلية داخل صندوق قفازات واختبار الخلية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
قابلة للشحن بطاريات ليثيوم أيون لها تطبيقات واسعة في مجال الالكترونيات، حيث الزبائن يطالبون دائما أكثر قدرة وأطول عمرا. كما تم بطاريات ليثيوم ايون نظرت لاستخدامها في السيارات الكهربائية والهجين 1 أو حتى الأنظمة الكهربائية استقرار الشبكة 2. كل هذه التطبيقات محاكاة زيادة هائلة في مجال البحث والتطوير من المواد البطارية 3-7، بما في ذلك المواد الجديدة 3،8، المنشطات 9، nanostructuring 10-13، والطلاء أو تعديلات سطح 14-17 والاضبارات رواية 18. وبناء على ذلك، فقد غامر عدد متزايد من الكيميائيين والفيزيائيين والعلماء مواد مؤخرا في هذا المجال. وتستخدم على نطاق واسع الخلايا عملة في مختبرات البحوث لاختبار المواد بطارية جديدة، وحتى للبحث والتطوير أن الهدف التطبيقات واسعة النطاق وعالية الطاقة، وغالبا ما تستخدم الخلايا عملة صغيرة لاختبار القدرات والإمكانات معدلمواد جديدة في المرحلة الأولية.
في عام 2010، بدأنا مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) برعاية المشروع البحثي للتحقيق في امتصاص المياه السطحية وdisordering في المواد بطارية (منحة لا. DMR-1006515). في المرحلة الأولى من هذا المشروع، لدينا صعوبة في تعلم التقنيات لتجميع واختبار خلايا عملة، والتي لا يمكن أن يتحقق من دون مساعدة العديد من الباحثين الآخرين في الجامعات الأخرى (من خلال النداءات المتكررة، وتبادل البريد الإلكتروني وزيارة المواقع 2). وهكذا، نرى أنه من المفيد لتوثيق، من قبل كل من النص والفيديو، وبروتوكولا للتجميع واختبار خلية عملة، والتي سوف تساعد الباحثين الجديدة الأخرى في هذا المجال. هذا الجهد يمثل "تأثير أوسع" أنشطة مشروع جبهة الخلاص الوطني لدينا، وسوف يساعد أيضا على تثقيف وإلهام الطلاب.
في هذه المقالة الفيديو، ونحن توثيق بروتوكول لتجميع خلية عملة CR2032 مع قطب كهربائي 2 LiCoO العمل، والقطب المضاد لي،و (في الغالب تستخدم عادة) البولي فينيل الفلوريد (PVDF) الموثق. للتأكد من المتعلمين جديد لتكرار بسهولة البروتوكول، علينا أن نحافظ على بروتوكول كما محددة وصريحة بقدر ما نستطيع. ومع ذلك، فمن المهم أن نلاحظ أنه في مجال البحوث الخاصة وتطوير العمل، الكثير من العوامل التي اعتمدت هنا يمكن أن تختلف. أولا، يمكن للمرء أن جعل خلايا عملة من مختلف الأحجام واختبار قطب كهربائي يعمل ضد القطب المضاد بخلاف لي. الثاني، وأضاف مبالغ أسود C والموثق في أقطاب العمل وتتنوع في كثير من الأحيان لتتناسب مع غرض معين من البحوث، على سبيل المثال، تم إضافة كميات كبيرة من مسحوق أسود C أو حتى الخاملة إلى القطب العمل لاختبار "جوهري" الأداء المواد الكاثود 14. وقد وضعت ثالث، أفضل الاضبارات (عدا PVDF) أيضا، وتستخدم 18. أخيرا، يمكن أيضا أنواع أخرى من الشوارد (بدلا من LiPF 6) يمكن استخدامها، في الواقع، بعض المواد الكهربائي عالية الجهد سيتطلب استخدامات electrol خاصytes 7.
البروتوكول
1. إعداد العامل الكهربائي
- تحضير خليط من وزن 6 ~. ٪ البولي فينيل الفلوريد (PVDF) الموثق في N-ميثيل pyrrolidone-2 (NMP).
- وزن 80 بالوزن. ٪ من المواد النشطة (LiCoO 2 في هذه الحالة)، ووزن 10. ٪ C الأسود (الأسيتيلين، 99.9٪ +)، ثم مزجها في دوامة لمدة 1 دقيقة.
- إضافة NMP-الموثق خليط من هذا القبيل أن الموثق يشكل 10 بالوزن. ٪ من الوزن الكلي للخليط.
- نقل الخليط فوق إلى قارورة زجاجية صغيرة وتخل....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في تجربتنا، فإن الخطوة الأكثر أهمية في التحضير للقطب كهربائي يعمل تبذل عجائن جيدة مع الاتساق. كما هو مبين في الشكل (4)، يمكن أن يزيد في الطين NMP يؤدي إلى تشقق الطلاء، في حين أن عدم كفاية NMP يمكن أن يؤدي إلى الطلاء التي يسهل اختراقها. في الأعمال المعروضة هنا، وتستخدم عملة CR2032 الحالات الخلية التي هي 20 ملم في القطر. تجدر الإشارة إلى أنه يمكن استخدام الحالات خلية عملة من مختلف الأحجام، حيث ينبغي أن تختلف أحجام قطب كهربائي وفقا لذلك. خلال الجمعية الخلية، العدد ال.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
نحن عن امتنانهم للدعم من برنامج سيراميك في شعبة بحوث المواد من مؤسسة العلوم الوطنية الأميركية، في إطار منحة لا. DMR-1006515 (مدير البرنامج الدكتور Lynnette D. مادسن).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | |
| بولي (فلوريد الفينيليدين) | سيغما الدريخ | 182702 | |
| 1-ميثيل-2-pyrrolidinone، 99.5٪ | ألفا Aesar | 31903 | |
| LiCoO 2 | ألفا Aesar | 42090 | |
| أسود الكربون، والأسيتيلين، 99.9٪ + | ألفا Aesar | 39724 | |
| LiPF 6 في المفوضية الأوروبية: DMC: ديسمبر | شركة MTI | EQ يكون بين LiPF6 | |
| Celgard الفاصل | Celgard | C480 | |
| التناظرية دوامة خلاط | VWR | 58816-121 | |
| فراغ فرن | |||
| فراغضخ | |||
| هيدروليكي الصحافة | |||
| عملة خلية حالة | شركة MTI | EQ-CR2032-CASE-304 | |
| الربيع وهل | شركة MTI | EQ-CR20SprSpa-304 | |
| صندوق قفازات | mBraun | UNILAB | |
| بطارية اختبار | Arbin الآلات | BT2143 |
المراجع
- Cairns, E. J., Albertus, P. Batteries for Electric and Hybrid-Electric Vehicles. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 1, 299-320 (2010).
- Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. -M. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices. Sc....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
