Method Article

تجهيز الكهربائي غير مائي وبناء خلايا بطارية ليثيوم أيون كوين

DOI:

10.3791/53490

February 1st, 2016

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
تعد معالجة القطب الكهربائي غير المائي < p class = 'jove_content'> أمرا أساسيا لبناء خلايا العملة المعدنية وتقييم كيمياء الأقطاب الكهربائية الجديدة لبطاريات الليثيوم أيون. يتم تقديم دليل تفصيلي للممارسات الأساسية اللازمة كمهندس كهروكيميائي يعمل مع البطاريات في بيئة تجريبية أكاديمية.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتطلب البحث في المواد الجديدة والمحسنة التي سيتم استخدامها في بطاريات الليثيوم أيون (LIB) نظيرا تجريبيا لأي تحليل حسابي. اتخذ اختبار بطاريات الليثيوم أيون في بيئة أكاديمية عدة أشكال ، ولكن على المستوى الأساسي يكمن بناء خلية العملة المعدنية. في تحضير قطب LIB التقليدي ، يتم إلقاء ملاط متعدد المراحل يتكون من مادة فعالة ، ومادة رابطة ، ومادة مضافة موصلة على الركيزة. يمكن بعد ذلك ثقب قرص قطب كهربائي من الصفيحة المجففة واستخدامه في بناء خلية معدنية للتقييم الكهروكيميائي. يعتمد استخدام إمكانات المادة الفعالة في البطارية بشكل حاسم على البنية المجهرية للقطب الكهربائي ، حيث أن التوزيع المناسب للمكونات الأولية أمر بالغ الأهمية لضمان التوصيل الكهربائي الأمثل والمسامية والالتواء ، بحيث يتم تحسين التفاعل الكهروكيميائي والنقل. يمكن أن تؤثر خطوات المعالجة التي تتراوح من مزيج المسحوق الجاف والخلط الرطب والتجفيف بشكل حاسم على التفاعلات متعددة المراحل التي تؤثر على تكوين البنية المجهرية. يتطلب التحقيق الكهروكيميائي بناء أقطاب كهربائية وخلايا معدنية بأقصى قدر من العناية والدقة. تهدف هذه الورقة إلى توفير دليل خطوة بخطوة لمعالجة الأقطاب الكهربائية غير المائية وبناء الخلايا المعدنية لبطاريات الليثيوم أيون في بيئة أكاديمية مع التركيز على فك تشفير تأثير التجفيف والتقويم.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بطاريات ليثيوم أيون تمثل مصدرا واعدا لتلبية الاحتياجات المتزايدة من أجهزة تخزين الطاقة 1-4. ومن شأن التحسينات في قدرة يبس ليس فقط تحسين مجموعة فعالة من السيارات الكهربائية 5،6، ولكن أيضا تحسين دورة الحياة عن طريق الحد من عمق التصريف، وهذا بدوره يزيد من قابلية يبس لاستخدامها في تطبيقات تخزين الطاقة الشبكة 7.

في الأصل تستخدم لالسمع في 1970s وتستخدم خلايا عملة اليوم عادة في تطوير وتقييم المواد القطب الجديدة والقائمة. باعتبارها واحدة من أصغر عامل الشكل للبطاريات، وهذه الخلايا تمثل وسيلة بسيطة وفعالة لخلق البطاريات في محيط البحوث الأكاديمية. وتتكون بطارية ليثيوم ايون نموذجية من القطب السالب، الأنود، وهواة جمع الحالية، وفاصل يسهل اختراقها والتي يمنع التقليل من القطب الموجب والسالب. أثناء تشغيل بطارية ليثيوم ايون، الإعلام والتوعيةنانوثانية والالكترونات متحركة. خلال التفريغ، أيونات السفر من القطب السالب (الأنود) من خلال فاصل يسهل اختراقها وإلى القطب الموجب أو السالب. وفي الوقت نفسه، الإلكترونات تنتقل من خلال جامع الحالي، عبر الدائرة الخارجية، إعادة توحيد أخيرا مع الأيونات على الجانب الكاثود. من أجل الحد من أي المقاومة المرتبطة أيون ونقل الإلكترون، تحتاج إلى المكونات لتكون موجهة بشكل صحيح - وينبغي التقليل من السفر أيونات بعد. عادة هذه المكونات يتم الجمع بين تكوين "ساندويتش". تتكون البطاريات المستخدمة في السيارات الكهربائية، والهواتف المحمولة، والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية من السندويشات الكبيرة التي هي الجرح حلزونيا أو مطوية، اعتمادا على عامل الشكل للبطارية. هذه الأنواع من الخلايا يمكن أن يكون من الصعب جدا لتصنيع في المقاييس الصغيرة دون تكبد تكاليف عالية. ومع ذلك، في زنزانة عملة لا يوجد سوى ساندويتش واحد داخل الخلية. على الرغم من المعدات المتخصصة لا تزال هناك حاجة لإنشاء أقطاب ط خلايا عملة ن، الخلايا نفسها يمكن تجميعها بسرعة باليد ومختومة في بيئة تسيطر عليها.

أداء البطاريات، بغض النظر عن نوع، ويعتمد على المواد التي تشكل القطب الإيجابي والسلبي، واختيار بالكهرباء، والعمارة خلية 4،9-13. يتكون القطب LIB نموذجي من مزيج من ليثيوم تحتوي على المادة الفعالة، والمضافات موصل، الموثق البوليمر، ومساحة الفراغ الذي يملأ مع بالكهرباء. ويمكن تنظيم التجهيز الكهربائي في خمس خطوات رئيسية هي: الجافة خلط مسحوق، الخلط الرطب، وإعداد الركيزة، وتطبيق الفيلم، والتجفيف - خطوة الذي غالبا ما يعطى القليل من الاهتمام. عندما انتاج الكهربائي باستخدام هذه خطوات المعالجة، والهدف النهائي هو تحقيق فيلم القطب موحدة تتألف من المادة الفعالة، والمضافات موصل، الموثق. هذا توزيع موحد أمر بالغ الأهمية لتحقيق الأداء الأمثل ليبس 14-18.

الإقليم الشمالي "> هذا الدليل يمثل الخطوات المستخدمة في تكساس A & M في مختبر الطاقة وعلوم النقل (ETSL) وفي جامعة ولاية تكساس لتصنيع خلايا عملة لتقييم المواد القطب الجديدة والقائمة. وبالإضافة إلى الخطوات الأساسية التي وجدت موثقة في العديد من المصادر ، أدرجنا خبراتنا الخاصة في المراحل الحرجة، مشيرا إلى التفاصيل المهمة التي غالبا ما يتم استبعاده من الوثائق أساليب مماثلة والعديد من المنشورات. بالإضافة إلى ذلك، الطرق الفيزيائية والكهروكيميائية الأولية المستخدمة في المختبر لدينا (الدراجات galvanostatic والكهروكيميائية الممانعة الطيفي (EIS)) يتم توضيح الداخل.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ينبغي توخي الحذر عند استخدام أي من المذيبات والمواد الكاشفة، أو المساحيق الجافة المستخدمة في هذا البروتوكول. قراءة كافة الأوراق MSDS واتخاذ تدابير السلامة المناسبة. وتشمل التجهيزات القياسية السلامة قفازات، نظارات السلامة، ومعطف المختبر.

1. إعداد القطب السالب

ملاحظة: يتم عرض نظرة عامة التخطيطي لعملية تلفيق الكاثود في الشكل 1.

figure-protocol-1
الشكل 1. نظرة عامة تخطيطي من الخطوات المستخدمة في ETSL لخلق اقطاب. وتشمل عملية الرئيسية إعداد وصب الطين الكهربائي على ركيزة الألومنيوم تنظيفها، تليها جفاف ورقة القطب وإدماجها في خلايا عملة واحدة. الرجاء النقر هنا ل عرض هاء وأكبرrsion من هذا الرقم.

  1. الألومنيوم الركيزة التحضير
    1. قطع 4.5 "بواسطة 12" ورقة من 15 ميكرون الألومنيوم سميكة (آل) احباط باستخدام قطع الورق أو المقص.
    2. رش الأسيتون على سطح لوحة بلاستيكية نظيفة في التمسك احباط لمجلس الإدارة وثم وضع ورقة احباط على متن الطائرة.
    3. رش كمية سخية من الأسيتون على السطح من احباط والبدء في تنظيف السطح بأكمله باستخدام لوحة سكوتش مع حركات نصف دائرة صغيرة. رش الأسيتون إضافية على السطح ومسح أسفل بقايا مع منشفة ورقية.
    4. كرر الخطوات 1.1.2-1.1.3 للجانب الآخر ثم كرر مرة أخرى للجانب الصب.
    5. غسل محفورا آل رقة مع منزوع الأيونات (DI) الماء على الجانب الصب أولا، ثم الوجه وكرر مع الجانب المعاكس. إعادة تنظيف السطح من احباط آل كما يعرض المياه DI بلل الفقراء ولا تتدفق من سطح الورقة دون تشكيل قطرات. تكرار الشطف مع الآيزوبروبيلالكحول.
    6. نقل ورقة آل تنظيفها بين اثنين من المناشف الورقية والسماح ليجف لمدة حوالي 20 دقيقة تحت ضغط بين طائرتين مسطحة ومناشف ورقية.
  2. إعداد الطين
    1. اختيار الأوزان من المادة الفعالة، والمضافات موصل والموثق بناء على تكوين المرجوة من ورقة القطب. اختيار مجموع وزن مسحوق جاف من 1.25 غرام، مع 70٪ بالوزن الليثيوم والمنغنيز والكوبالت أكسيد، ليني 1/3 المنغنيز 1/3 1/3 شركة O 2 (NMC، المادة الفعالة)، و 20٪ بالوزن أسود الكربون (موصل المضافات) و 10٪ البولي Difluoride (PVDF، الموثق).
    2. قياس من 0.875 غرام من المركز الوطني للاعلام و 0.25 غرام من الكربون الأسود والمكان إلى قذيفة هاون ومدقة العقيق. بخفة مزج المواد معا دون طحن. بعد يبدأ الخليط لتشكيل، مطحنة باليد في هاون ومدقة لمدة 3-5 دقيقة، حتى يتم ملاحظة وجود مسحوق موحد بصريا.
    3. نقل مسحوق مختلطة في أنبوب خلط القابل للتصرفمع قطعة من وزن الورق. إضافة 16 كرات زجاجية (6 مم) إلى مسحوق، جنبا إلى جنب مع 5.5 مل من 1-ميثيل-2-pyrrolidinone (NMP)، والمذيبات غير مائي.
    4. وضع أنبوب المتاح على محطة محرك الأنبوب والقفل في مكانه. تحويل محرك الأقراص وزيادة ببطء إلى أقصى سرعة. السماح محتويات لخلط لمدة 15 دقيقة.
    5. إضافة 1.25 غرام من PVDF 10٪ في حل NMP مباشرة إلى أنبوب. وضع أنبوب مرة أخرى على القرص والسماح خلط لمدة 8 دقائق، باتباع نفس الإجراء في 1.2.4. إذا تم السماح للأنبوب إلى الجلوس لأكثر من 5 دقائق قبل الصب (أدناه)، وخلط محتويات لمدة 15 دقيقة إضافية.
  3. الصب والتجفيف
    1. تنظيف السطح المعدني للقضيب فيلم التلقائي مع ايزوبروبيل ومنشفة ورقية. تأكد من أن شفرة الطبيب نظيفة، ويتم تعيين لارتفاع الصب المطلوب (200 ميكرون).
    2. ضع طبقة من ايزوبروبيل على سطح قضيب الفيلم ووضع حديد الاختزال المباشرإد الألومنيوم الركيزة الجانب اللامع أسفل على السطح. ضغط من خارج هذه ايزوبروبيل الزائدة مع منشفة ورقية مطوية حتى تتم إزالة كافة التجاعيد والآيزوبروبيل. الحرص على تجنب تمزق الركيزة عن طريق عقد بحزم واحد من الركيزة في المكان.
    3. إزالة أنبوب خلط من محرك الأنبوب وفتح الحاوية. صب الطين على سطح الركيزة في خط 3/2 بوصة حوالي 1 بوصة من أعلى (الأولي الجانب الصب) الركيزة. إزالة أي كرات زجاجية من ورقة مع ملاقط معدنية نظيفة.
    4. ضبط سرعة الصب إلى 20 ملم / ثانية، وتفعيل الذراع صب قضيب الفيلم.
    5. رفع القطب المدلى بها من سطح قضيب فيلم باستخدام قطعة رقيقة من الورق المقوى لضمان عدم وجود التجاعيد تشكل على الورقة.
    6. تسمح ورقة الكهربائي لتجف لمدة 16 ساعة على RT (~ 24 ° C)، يليه التجفيف عند 70 درجة مئوية لمدة 3 ساعات ~ أو حتى ورقة جافة. تأكد من أن القطب معزول للبيئة في فولي غطاء محرك السيارة أو غرفة مغلقة لمنع غير موحدة التجفيف.
  4. الكاثود الكهربائي الضرب
    1. وضع ورقة القطب المجففة على ورقة تنظيفها من معدن الألمنيوم. تحصل على ½ "لكمة ثقب ووضعه برفق على منطقة من ورقة مع سطح موحد (قد تظهر حواف غير منتظمة). تطبق ببطء الضغط على لكمة (باليد) و" لفة "الضغط حول حواف لكمة لضمان قطع نظيفة.
    2. (البديل) قطع قرص القطب الاستفادة من قطع القرص الدقيق بدلا من اللكم اليدوي.
    3. إزالة القطب من ورقة مع تنظيفها، ملاقط من البلاستيك ووضعه في قارورة المسمى، مع سطح القطب مواجهة. كرر مرتين.
    4. (اختياري) ضع الكهربائي لكمات على سطح الصحافة المختبر. ممارسة الضغط من حوالي 4 ميجا باسكال (سوف تختلف الضغط الأمثل على أساس الصحافة استخدامها). تكرار للأقطاب المتبقية.
    5. ضع قارورة في VACUأم الفرن والسماح للأقطاب لتجف مرة أخرى في 120 ° C في -0.1 ميجا باسكال لمدة 12 ساعة لإزالة أي الرطوبة المتبقية. بعد إزالة الأقطاب ووزن لهم داخل 0.0001 ز.
    6. فتح غرفة انتظار صندوق قفازات ووضع قنينة على الدرج. إغلاق باب الغرفة والتأكد من ختم ضيق باستخدام إصبعين لتشديد غرفة انتظار يفقس.
    7. جلب الفراغ وصولا الى -0.1 ميجا باسكال، ومن ثم ملء مع الأرجون. كرر هذه العملية 1-2 مرات أكثر، اعتمادا على عينات نقلها إلى صندوق قفازات.

2. الأنود ورقة لخلية كامل

  1. كرر القسم 1 إلا باستخدام 9 ميكرون النحاس سميكة احباط باعتبارها الركيزة بدلا من رقائق الألومنيوم. تكوين ورقة يمكن تعديلها لتناسب الاحتياجات المحددة.

3. عملة خلية ما قبل التجمع

تنبيه: يتم تنفيذ بناء خلايا عملة داخل الخاملة (أرغون) البيئة داخل صندوق قفازات. هيجب أن تؤخذ إكستريم الحذر للحد من التعرض للبيئة الداخلية إلى الجو الخارجي. وينبغي التقليل من العمل مع مواد حادة داخل صندوق قفازات إذا كان ذلك ممكنا. كقاعدة عامة، يجب أن مهمة داخل صندوق قفازات يستغرق 3 مرات أطول من السرعة التي المهمة سيكون أداؤها خارج. كما ينبغي ارتداء القفازات على قفازات صندوق قفازات للحد من التعرض عند العمل مع المواد المختلفة.

ملاحظة: العناصر اللازمة لبناء الخلية عملة واحدة، بما في ذلك غطاء، حالة، والينابيع موجة، والحشايا، والفواصل، والليثيوم وشاح، بالكهرباء وبقية أدوات مثل ملاقط البلاستيك (لوضع مكون) وترد في إطار صندوق قفازات الأرجون مملوءة مع O 2 و H 2 O مستويات حافظت أقل من 0.5 جزء في المليون. جميع مكونات إدراجها في صندوق قفازات (بما في ذلك مناديل مهمة خالية من الوبر) وينبغي تسخين O / N في فرن الفراغ عند 120 درجة مئوية تحت ضغط من -0.1 ميجا باسكال لإزالة أيرطوبة.

  1. إعداد مكافحة الكهربائي
    1. داخل صندوق قفازات، وإزالة الشريط الليثيوم (0.75 مم) من حاوية مغلقة وطرح جزء على سطح كتلة من البلاستيك. باستخدام شفرة حلاقة، كشط بعناية بعيدا أي أسود أكسدة اللون من سطح احباط. اتخاذ الحذر الشديد لتجنب قطع قفازات.
    2. اتخاذ 16/9 "لكمة ثقب ولكمة من قرص من الشريط الليثيوم. استخدام إصبع (فصل من الليثيوم التي كتبها قفازات مطاطية داخل صندوق قفازات) أو غيرها من أداة حادة لدفع القرص الليثيوم من لكمة.
    3. اتخاذ 0.5 ملم هل سميكة وتطبيق بلطف القرص الليثيوم إلى السطح بين الأصابع. ضمان العصي القرص الليثيوم إلى وسط فاصل ومسطح - سطح متفاوتة يمكن أن يسبب التوزيعات الحالية متفاوتة.
  2. إعداد بالكهرباء
    1. تخزين بالكهرباء الاختيار (في هذه الحالة 1 M LiPF 6 في EC / DEC 1: 1 من المجلد) معفي صندوق قفازات في جميع الأوقات في وعاء الألومنيوم، كما بالكهرباء هو حساسية.
    2. إزالة كمية صغيرة من بالكهرباء من الحاوية مصدر في وعاء العمل.
  3. Celgard فاصل إعداد
    1. وضع ورقة من الغشاء الفاصل بين ورقة مطوية من الورق الطابعة. وضع ورقة مطوية وغشاء على ورقة من معدن الألمنيوم.
    2. وضع طبقة توسيد على رأس لكمة ثقب واستخدام مطرقة لكمة خارج ¾ "الغشاء الفاصل القطر.
    3. نقل أقراص فاصل لكمات في صندوق قفازات الاستفادة من الإجراءات الموضحة في 1.4.6-1.4.7.
      ملاحظة: من المستحسن أن تنفيذ هذه الخطوة بكميات كبيرة لتجنب الاضطرار لكمة من فواصل الفردية لكل خلية عملة يجري بناؤها.

4. عملة خلية الجمعية

ملاحظة: تكوين الخلية العملة هوقدمت في الشكل 2.

figure-protocol-2
الشكل 2. مكونات الخلية عملة المعروضة في ترتيب وضع داخل الخلية. ويتبع الموضع من القطب السالب من قبل الفاصل، وحشية، القطب المضاد وموجة الربيع، تليها ختم الخلية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم .

  1. فتح باب غرفة انتظار الداخلية. سحب أي مكونات داخل غرفة انتظار في صندوق قفازات وختم الباب غرفة انتظار الداخلية.
  2. وضع قضية خلية عملة في وزن قارب صغير. وضع الكاثود في وسط قضية خلية عملة واحدة. تطبيق 2/1 ~ 30 قطرات ميكرولتر من بالكهرباء من مركز القطب وتطبيق 1 قطرة على طرفي نقيض من حافة القضية.
  3. وضع "فاصل واحد على ¾على سطح القطب. قوة على أي فقاعات أن تصبح المحاصرين باستخدام حافة مسطحة من زوج من ملاقط، وإعادة مركز القطب السالب عن طريق الاستيلاء على القضية من قبل الشفاه والتنصت بخفة الكهربائي في المكان. تطبيق 1-2 قطرات إضافية بالكهرباء للسماح للحركة أفضل من القطب إذا تمسكت إلى موقعها الأصلي.
  4. وضع طوقا في القضية، مع الجانب المسطح متجهة لأسفل والجانب الشفاه مواجهة. تأكيد اتجاه طوقا من خلال عقد يصل إلى النور قبل الإدراج الخلية.
  5. تطبيق 3/2 ~ 30 قطرات ميكرولتر من بالكهرباء إلى مركز الخلية، ووضع العداد الكهربائي استعداد على مركز مع الليثيوم أسفل. ضع موجة الربيع على رأس القطب المضاد محورها.
  6. ملء الخلية حتى أسنانها (~ 0.7 مل) مع بالكهرباء حتى تشكل المنحني، الغضروف المفصلي محدب التي تغطي معظم سطح موجة الربيع.
  7. وضع بعناية غطاء الخلية عملة على رأس الخلية باستخدام رانه ملاقط لعقد الغطاء تركزت عموديا فوق الخلية. رعاية لتوسيط الغطاء لتجنب خسائر فادحة في بالكهرباء.
  8. اضغط لأسفل على الغطاء (باليد) حتى أنه يضع في شفة طوقا. نقل الخلية إلى المكشكش وضمان أن الخلية يتركز في أخدود من يموت العقص. تجعيد الخلية إلى ضغط ~ 6.2 ميجا باسكال (900 رطل) والافراج عنهم.
  9. إزالة الخلايا من المكشكش (باليد)، وتنظيف قبالة أي بالكهرباء الزائدة. كرر الخطوات من 4.2- 4.9 حتى يتم بناء جميع الخلايا المطلوبة. تنظيف أي تسرب المنحل بالكهرباء، ووضع القمامة في حاوية ملائمة. نقل الخلايا من صندوق قفازات وتسمية لهم.

5. تقييم الكهروكيميائية

  1. ربط الخلايا تنظيفها إلى cycler على البطارية. ضمان توصيل المحطات بشكل صحيح عن طريق قياس القدرة الدائرة المفتوحة. إن لم يكن إيجابيا، عكس الاتصالات.
  2. حساب التيار المطلوب على أساس وزن كهربائي المجففةtrode على سطح الركيزة الألومنيوم، وكتلة معروفة من الألومنيوم، ونسبة المادة الفعالة من حيث الوزن، وقدرة محددة مصنفة من المادة الفعالة المستخدمة.
    1. مع كتلة محسوبة الكهربائي من 0.0090 غرام، الألمنيوم كتلة القرص من 0.0054 غرام، والقدرة على تصنيف من 155 مللي أمبير / ز، وتحديد الحالية على النحو المرغوب فيه (0.0090 ز - 0.0054 ز) × 0.70 × 155 ماه / ز = 0.3906 ماه. بالنسبة لعمليات التصريف في التيار اللازمة لتفريغ كامل الخلية في 1 ساعة (1C)، وتطبيقها الحالي هو 0.3906 مللي أمبير.
  3. تعيين الجدول على cycler على لشحن / تفريغ الخلية بين مستويات الجهد العلوية والسفلية من 4.2 V و 2.8 V. دورة الخلية 4 مرات بمعدل C / 10 (galvanostatic، تيار مستمر). ثم شحن الخلايا مرة واحدة على C / 10.
  4. بعد ال 5 C / 10 تهمة، وإزالة الخلايا من cycler على (إذا لزم الأمر) وأداء الكهروكيميائية الممانعة الطيفي 19 (EIS) على الخلية، بعد الراحة لمدة 1 ساعة. وضع الخلية مرة أخرىعلى cycler على والتفريغ في C / 10. أداء EIS مرة أخرى بعد الراحة لمدة 1 ساعة.
  5. وضع الخلية مرة أخرى على cycler على ودورة الخلية 5 مرات في معدلات C / 5، C، 2C، 5C، و10C، تليها 100 1C دورات.
  6. تحديد سعة معينة من الخلايا في كل معدل C-بقسمة القدرات في ماه بكتلة الحاضر المواد النشطة في القطب السالب. حساب الاحتفاظ قدرة بقسمة متوسط ​​سعة محددة من مشاركة 5 1C دورات في متوسط ​​قدرة محددة من أول 5 1C دورات.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يجب أن تظهر ورقة القطب يلقي صحيح موحدة في مظهر السطح وتلتزم بشكل صحيح إلى المجمع الحالي. يتساقط عادة من ورقة الكهربائي سببه إما النقش ضعف الركيزة، أو الاضطرار إلى NMP قليلا في مرحلة خلط الأولية. بدلا من ذلك، يمكن أن الكثير من NMP تتسبب في ورقة لعرضه على درجة عالية من المسامية، وهو غير مرغوب فيه. وأخيرا، يمكن ملاحظة النمط الثالث على سطح القطب، حيث يظهر تجميع تحدث. التفاعل مع الظروف المحيطة من الغرفة (الرطوبة، ودرجة الحرارة، وأية حركة الهواء) هي الأس...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الاستفادة المثلى من مراحل خلط الرطب حاسمة لزوجة الطين وطلاء القدرة، مما يؤثر على وحدة والتصاق القطب. هنا يستخدم أسلوب خلط عالية القص، حيث المذيبات، المضافة، الموثق، والمادة الفعالة تختلط معا الاستفادة من الاقتراحات الحركية للكرات زجاجية موجودة في قارورة. هذه التقنية خلط تقدم فائدة أكثر من ذلك بكثير الأوقات الخلط السريعة بالمقارنة مع طريقة مغناطيسي. أبعد من ذلك، وهذا القص خلط عالية يسمح لإيجاد حلول أكثر لزوجة أن تكون مختلطة على نحو فعال، ويوفر الطاقة اللازمة لخلط المواد الرابطة أكث...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويدعم هذا العمل ماليا من تكساس A & M جامعة منحة بدء الأبحاث أعضاء هيئة التدريس (موخرجي) وجامعة ولاية تكساس تمويل البدء (رودس).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
LiNiMNCoO2 (NMC ، 1: 1: 1) TargrayPLB-H1
CNERGY Super C-65Timcal
Polyvinylidene ثنائي فلوريد (PVDF)KynarFlex 2801
1-Methyl-2-pyrrolidinone اللامائي ، 99.5٪ NMPSigma-Aldrich328634
1.0 M LiPF6< / sub> في EC / DEC (1: 1 حسب المجلد)BASF50316366
Celgard 2500 فاصلMTIEQ-bsf-0025-60C25 &# 956 ؛ م سميكة
رقائق الألومنيومMTIEQ-bcaf-15u-280
شريط الليثيومSigma Aldrich320080سمك 0.75 مم
2-Propanol ، كاشف ACS ، & ge ؛ 99.5٪سيجما ألدريتش190764
الأسيتون ، كاشف ACS ، & 99.5٪سيجما ألدريتش179124
المقاوم للصدأ CR2032 مجموعة خلية العملة المعدنية   ؛الموادالمفترسة ، الغطاء ، وحشية PP
الفولاذ المقاوم للصدأ فاصل   ؛الجاهزة15.5 مم القطر × 0.5 & nbsp ؛ مم سمك
المقاوم للصدأ موجة الربيع   ؛المسبقة15 مم القطر × 1.4 & nbsp;
تحليليمم OhausAdventurer AX
Agate Mortar and PestleVWR89037-4925 بوصة
محرك أنبوبIKA3645000
20 مل أنبوب التحريكIKA3703000
كرات زجاجيةMcMaster-Carr8996K25قطر 6 مم
قضيبفيلم أوتوماتيكيمقياس الكهرباءK4340M10-Doctor
BladeElcometerK0003580M005
مجموعة القوالبMayhew66000
فرن فراغMTI
مضخة فراغMTI
مكبس مختبرMTIYLJ-12
المكشكش الهيدروليكيMTIMSK-110
GloveboxMBraunLABstar
Battery CyclerArbin InstrumentsBT2000
Potentiostat / Galvanostat / EISBiologicVMP3
من مادة البولي بروبلين الفولاذ حالة المواد الفولاذ المواد مقياس بارتفاع قطر

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wagner, R., Preschitschek, N., Passerini, S., Leker, J., Winter, M. Current research trends and prospects among the various materials and designs used in lithium-based batteries. J Appl Electrochem. 43, 481-496 (2013).
  2. Whittingham, M. S. Lithium batteries and cathode materials. Chem Rev. 104, 4271-4301 (2004).
  3. Ellis, B. L., Lee, K. T., Nazar, L. F. Positive Electrode Materials for Li-Ion and Li-Batteries. Chem Mater. 22, 691-714 (2010).
  4. Tarascon, J. M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
  5. Smith, K., Wang, C. Y. Power and thermal characterization of a lithium-ion battery pack for hybrid-electric vehicles. J Power Sources. 160, 662-673 (2006).
  6. Lu, L. G., Han, X. B., Li, J. Q., Hua, J. F., Ouyang, M. G. A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles. J Power Sources. 226, 272-288 (2013).
  7. Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. M. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices. Science. 334, 928-935 (2011).
  8. Esb Inc. Button Cell battery. US patent. , US3655452 A (1972).
  9. Elul, S., Cohen, Y., Aurbach, D. The influence of geometry in 2D simulation on the charge/discharge processes in Li-ion batteries. J Electroanal Chem. 682, 53-65 (2012).
  10. Buqa, H., Goers, D., Holzapfel, M., Spahr, M. E., Novak, P. High rate capability of graphite negative electrodes for lithium-ion batteries. J Electrochem Soc. 152, A474-A481 (2005).
  11. Chen, Y. H., Wang, C. W., Zhang, X., Sastry, A. M. Porous cathode optimization for lithium cells: Ionic and electronic conductivity, capacity, and selection of materials. J Power Sources. 195, 2851-2862 (2010).
  12. Arora, P., Doyle, M., Gozdz, A. S., White, R. E., Newman, J. Comparison between computer simulations and experimental data for high-rate discharges of plastic lithium-ion batteries. J Power Sources. 88, 219-231 (2000).
  13. Dillon, S. J., Sun, K. Microstructural design considerations for Li-ion battery systems. Curr Opin Solid St M. 16, 153-162 (2012).
  14. Harris, S. J., Lu, P. Effects of Inhomogeneities-Nanoscale to Mesoscale-on the Durability of Li-Ion Batteries. J Phys Chem C. 117, 6481-6492 (2013).
  15. Liu, G., Zheng, H., Song, X., Battaglia, V. S. Particles and Polymer Binder Interaction: A Controlling Factor in Lithium-Ion Electrode Performance. J Electrochem Soc. 159, A214-A221 (2012).
  16. Zheng, H. H., Yang, R. Z., Liu, G., Song, X. Y., Battaglia, V. S. Cooperation between Active Material, Polymeric Binder and Conductive Carbon Additive in Lithium Ion Battery Cathode. J Phys Chem C. 116, 4875-4882 (2012).
  17. Liu, Z. X., Battaglia, V., Mukherjee, P. P. Mesoscale Elucidation of the Influence of Mixing Sequence in Electrode Processing. Langmuir. 30, 15102-15113 (2014).
  18. Liu, Z. X., Mukherjee, P. P. Microstructure Evolution in Lithium-Ion Battery Electrode Processing. J Electrochem Soc. 161, E3248-E3258 (2014).
  19. Zheng, H. H., Tan, L., Liu, G., Song, X. Y., Battaglia, V. S. Calendering effects on the physical and electrochemical properties of Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O-2 cathode. J Power Sources. 208, 52-57 (2012).
  20. Zheng, H. H., Li, J., Song, X. Y., Liu, G., Battaglia, V. S. A comprehensive understanding of electrode thickness effects on the electrochemical performances of Li-ion battery cathodes. Electrochim Acta. 71, 258-265 (2012).
  21. Marks, T., Trussler, S., Smith, A. J., Xiong, D. J., Dahn, J. R. A Guide to Li-Ion Coin-Cell Electrode Making for Academic Researchers. J Electrochem Soc. 158, A51-A58 (2011).
  22. Li, C. C., Wang, Y. W. Binder Distributions in Water-Based and Organic-Based LiCoO2 Electrode Sheets and Their Effects on Cell Performance. J Electrochem Soc. 158, A1361-A1370 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Lithium ion BatteriesElectrode PreparationCoin Cell AssemblyNon aqueous ProcessingDrying CalendaringSlurry MixingFilm CastingVacuum DryingGlove Box AssemblyElectrochemical Analysis

Related Articles