مقالة منهجية

توليف أيوني السائل القائم المنحلات بالكهرباء، جمعية بطاريات ليثيوم أيون، وقياسات الأداء عند درجات حرارة عالية

DOI:

10.3791/54864

⸱

ديسمبر 20, 2016

 ,  , 
1Department of Chemistry, Boston University, 2Department of Biomedical Engineering, Boston University, 3Department of Medicine, Boston University

في هذه المقالة

ملخص

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

هنا ، نصف بروتوكولات لإعداد سائل أيوني قائم على الفوسفونيوم وإلكتروليتات ملح الليثيوم مثنائي (ثلاثي فلوروميثان) سلفونيميد ، وتجميع بطارية خلية ليثيوم أيون تعمل بدرجة حرارة عالية غير قابلة للاشتعال.

الملخص

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

لا يزال عدم الاستقرار الكيميائي للبالكهرباء التقليدي مسألة السلامة في استخدامها على نطاق واسع أجهزة تخزين الطاقة مثل بطاريات ليثيوم أيون. بطاريات ليثيوم أيون للاستخدام في الأجهزة التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة تتطلب الشوارد مستقرة حراريا وغير قابلة للاشتعال. السوائل الأيونية (ILS)، والتي هي غير قابلة للاشتعال وغير متقلبة، حراريا الأملاح المنصهرة مستقرة، هي البديل المثالي لالقابلة للاشتعال وانخفاض درجة الغليان الشوارد المذيبات العضوية المستخدمة حاليا اليوم. وصفنا هنا الإجراءات ما يلي: 1) تجميع السوائل الأيونية الأحادية ودي فسفونيوم يقترن كلوريد أو مكرر (trifluoromethane) sulfonimide (TFSI) الأنيونات. 2) قياس الخصائص الحرارية واستقرار هذه السوائل الأيونية من الكالوري التفاضلية المسح الضوئي (DSC) والتحليل الوزني الحراري (TGA)؛ 3) قياس خصائص الكهروكيميائية من السوائل الأيونية التي كتبها voltammetry دوري (CV)؛ 4) إعداد الشوارد تحتوي مكرر الليثيوم (trifluoromethane) السلفوناميد. 5) قياس المشتركnductivity من الشوارد بوصفها وظيفة من درجة الحرارة؛ 6) تجميع خلية البطارية عملة مع اثنين من الشوارد جنبا إلى جنب مع الأنود معدن لي وLiCoO 2 الكاثود. و7) تقييم أداء البطارية عند 100 درجة مئوية. وصفنا بالإضافة إلى التحديات في تنفيذ فضلا عن الخبرات المكتسبة من تنفيذ هذه التجارب.

المقدمة

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

بطاريات ليثيوم أيون هي الأجهزة التي تحول الطاقة بين الطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية وتوفير وسيلة مريحة لتخزين وتوصيل الطاقة على الطلب وعلى الحركة والتنقل. اليوم، تهيمن بطاريات ليثيوم أيون سوق الالكترونيات المحمولة بسبب كثافتها العالية للطاقة وإعادة chargeability، وهي التي تهم واسع النطاق وتخصص التطبيقات، مثل الحفر أسفل الحفرة والسيارات. وتتكون 1-5 بطاريات من أربعة عناصر رئيسية هي: القطب السالب، الأنود، فاصل، والكهارل. بينما كيمياء القطبين يملي كثافة الطاقة النظرية للبطارية، وسلامة ودرجة حرارة تقتصر أساسا من المواد المنحل بالكهرباء. 6-9 كربونات استنادا الشوارد المذيبات العضوية (على سبيل المثال، كربونات ثنائي ميثيل (DMC) والإيثيلين كربونات (EC)) وتستخدم على نطاق واسع في بطاريات ليثيوم أيون بسبب اللزوجة الخاصة المنخفضة، الموصلية عالية، وارتفاع الليثيوم الملح الذوبان. وعلاوة على ذلك، combina معينستعقد من المذيبات كربونات (DMC / EC) كما تشكل قوية وثابتة واجهة بالكهرباء (SEI)، وبالتالي منع ردود الفعل تدهور بين بالكهرباء والقطب، وإطالة عمر البطارية. ومع ذلك، والمذيبات الكربونات تعاني من نقطة غليان منخفضة ونقطة الوميض، مما يحد من درجة حرارة التشغيل من بطاريات ليثيوم أيون لأقل من 55 درجة مئوية، مع قضايا السلامة يحتمل أن تكون شديدة عندما يكون هناك دائرة قصر. 10،11

السوائل الأيونية هي فئة من الأملاح التي لديها ذوبان درجة حرارة أقل من 100 درجة مئوية. 12 وعلى النقيض من الأملاح غير العضوية نموذجية، والسوائل الأيونية تمتلك مجموعة واسعة السائل ويمكن أن تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة. وتتكون السوائل الأيونية واحد أو عدة مراكز الموجبة العضوية، مثل imidazolium، فسفونيوم، البيريدينيوم، أو الأمونيوم وإقران مع أنيون العضوية أو غير العضوية، مثل methansulfonate، hexafluorophosphate، أو هاليد. 13،14 طائفة واسعة من المحتملة الموجبة وأنيون تركيباتيسمح لعدد كبير من المؤلفات ذات خصائص الانضباطي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التفاعلات الأيونية قوية داخل السوائل الأيونية تؤدي إلى ضغط يذكر بخار وعدم قابليتها للاشتعال، والاستقرار الحراري والكهروكيميائية عالية. 15،16

استبدال المنحلات بالكهرباء التقليدية مع السوائل الأيونية هو أحد الحلول التي تعالج قضايا السلامة الكامنة في بطاريات ليثيوم أيون الحالية، ويمكن أن تتيح لتطبيقات درجة حرارة عالية. 17-27 لتوضيح طرق المعالجة الاصطناعية والمواد العامة المستخدمة لبناء بطاريات ليثيوم أيون التي تحتوي على سوائل الأيونية لتطبيقات درجة حرارة عالية، ونحن تصف التوليف، والخصائص الحرارية، وخصائص الكهروكيميائية من أحادية ودي فسفونيوم السوائل الأيونية يقترن إما كلوريد (الكلور) أو مكرر (trifluoromethane) sulfonimide (TFSI) أنيون. يتم إضافة تركيزات مختلفة من الليثيوم مكرر (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) في وقت لاحق إلى فسفونيوم LIQU الأيونيةهويات لإعطاء الشوارد. واستنادا إلى أداء فسفونيوم الشوارد TFSI مع وأضاف LiTFSI مقارنة النظير كلوريد، يتم إنشاء خلية عملة مع إما أحادية أو دى فسفونيوم الشوارد TFSI جنبا إلى جنب مع الأنود معدن لي وLiCoO 2 الكاثود. وأخيرا، يتم تقييم أداء البطارية عند 100 درجة مئوية لمدة المختلفة بطاريات الخلايا عملة واحدة. ووصف الإجراءات التفصيلية، والتحديات في التنفيذ، والخبرات المكتسبة من تنفيذ هذه التجارب أدناه.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

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

1.Synthesis من أحادية ودي فسفونيوم أيوني السوائل المقترنة مع كلوريد (الكلور) ومكررا (trifluoromethane) sulfonimide الأنيونات (TFSI)

ملاحظة: إجراءات أحادية فسفونيوم السائل الأيونية التي تمتلك ثلاثة هيكسيل واحد سلسلة ديكل ألكيل المحيطة الموجبة فسفونيوم يوصف، وتختصر هذا السائل الأيونية كما أحادية HexC10Cl. ويتكرر نفس الإجراء باستخدام 1،10-dichlorodecane للحصول على السائل الأيونية دى فسفونيوم في ارتفاع العائد، ويتم اختصار هذا السائل الأيونية كما دى HexC10Cl.

  1. أثناء وجوده في علبة القفازات تحت الأرجون، وتزن من trihexylphosphine (8.3 غرام، 29 ملمول) باستخدام الماصة الزجاج، والاستغناء في الضغط سفينة جدار كثيف. التالي، إضافة 1-chlorodecane (5.22 غرام، 29.6 ملمول) باستخدام الماصة الزجاج إلى السفينة نفسها. سقف السفينة التي تحتوي على خليط مع جلبة PTFE.
  2. تسخين الخليط الناتج تحت الأرجون إلى 140 درجة مئوية لمدة 24 ساعة في حين خلط للحصول على أحادية HexC10Cl. سوف الخليط يكونتأتي لزج.
  3. ضع الخليط في ظل فراغ عالية في 140 درجة مئوية مع التحريك لإزالة أي مواد البداية المضطربة المتبقية للحصول على النفط الخام أحادية HexC10Cl.
    1. لتنقية استخراج أحادية HexC10Cl من الخليط الخام باستخدام حوالي 10 مل من 1: 1 ثنائي كلورو ميثان (DCM) لالمشبعة محلول كلوريد الصوديوم (محلول ملحي) في 250 مل قمع فصل. جمع مرحلة DCM. تكرار عملية استخراج ثلاث مرات.
    2. الجمع بين 15 مل من حلول DCM جمعت تحتوي على المنتج، وتتبخر المذيب باستخدام المبخر الدوار للحصول على المنتج أحادية HexC10Cl.
  4. حل أحادي HexC10Cl (7.75 غرام، 16.74 ملمول) في 10 مل من DCM وإضافة LiTFSI (6.25 غرام، 21.76 ملمول)، قبل حله في 10 مل من الماء منزوع الأيونات. تتويج الخليط الناتج ويقلب في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة.
  5. استخراج أحادية HexC10TFSI من الخليط باستخدام 250 مل قمع فصل مليئة حوالي 20 مل من DCM. كرر تحويلةعملية raction ثلاث مرات. الجمع بين الحلول DCM.
  6. إضافة 1-2 قطرات من 1 N AGNO 3 حل ل1 مل من مرحلة DCM لتأكيد القضاء التام على الأنيونات كلوريد من المرحلة العضوية. وسيتم إنتاج راسب أبيض إذا بقيت الأنيونات كلوريد في حل. كرر الخطوة استخراج حتى يتم إنتاج أي راسب أبيض.
  7. إضافة 1 غرام من MgSO اللامائية 4 إلى حل DCM، يقلب الخليط، ثم صب الحل DCM المجففة. بعد ذلك، تتبخر المذيب عن طريق التبخر الدوارة. العائد هو عادة أكبر من 98٪.
  8. كرر نفس الإجراء باستخدام 1،10-dichlorodecane للحصول على اثنين من السوائل الأيونية دى فسفونيوم، دى HexC10Cl ودى HexC10TFSI، في ارتفاع العائد.
  9. تميز السوائل الأيونية باستخدام 1 H، 13 C، و 19 F NMR في بالديوتيريوم كلوروفورم (التحول 7.24) وتقديم عينات للتحليل العناصر وتحليل الطيف الكتلي.

2. Characterization من السوائل الأيونية

  1. فرق المسح الكالوري (DSC)
    1. تزن من 5 إلى 10 ملغ من السائل الأيونية (رقم قياسي الكتلة الفعلية) وإضافته إلى مركز عموم عينة الألومنيوم، والذي في وقت لاحق مغلقة بإحكام. تأكد من إتمام هذه الخطوة بكفاءة كما السوائل الأيونية هي hydroscopic وسوف تغير الوزن إذا تركت على الوقوف.
    2. تحميل عموم عينة وتفريغ (المرجع) عموم في المسعر التفاضلي المسح. تأكد من وضع العينة وعموم الإشارة في الموقع المناسب على النحو الذي تحدده DSC المحددة المستخدمة.
    3. برنامج منحدر درجة الحرارة والتبريد دورة: 1) الحرارة من -70 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية في معدل التسخين من 10 درجة مئوية / دقيقة، 2) بارد إلى -70 درجة مئوية في معدل التبريد من 5 ° C / دقيقة، و 3) تكرار ركوب الدراجات للحرارة باردة ثلاث مرات.
    4. من خلال تحليل التتبع الحراري، وتحديد نقطة انصهار (T م)، تبلور (T ج)ودرجات الحرارة التحول الزجاجي (ت غ) (إن وجدت).
  2. التحليل الوزني الحراري (TGA)
    1. نظيفة والفارغة عموم البلاتين على ذراع متحرك من TGA. إضافة 5 إلى 10 ملغ من السائل الأيونية على عموم. لمس فقط المقلاة باستخدام الملقط.
    2. تسخين العينة 20-500 درجة مئوية في معدل التسخين من 10 درجة مئوية / دقيقة.
    3. تحديد درجة حرارة التحلل حيث يتم فقدان 10٪ من وزن العينة الأصلي. للدراسات الاستقرار على المدى الطويل، تسخين العينة في درجة الحرارة المحددة لفترة طويلة من الوقت ورصد فقدان الوزن.
  3. قياسات اللزوجة
    1. مع ماصة الزجاج، ضع 1 مل من السائل الأيونية على المسرح بلتيير من مقياس غلفاني سلالة تسيطر عليها. تأكد من أن لوحة الألومنيوم وتغطيتها بالكامل مع السائل الأيونية.
    2. استخدام 20 مم موازية لوحة الألومنيوم (أو مخروط) وتعيين فجوة بين لوحة الألومنيوم والسطح العلوي للرانه أخذ عينات لتكون 1،0-2،0 مم في كل من أشواط.
    3. للحد من تأثير الرطوبة في الهواء، وإجراء القياسات في كيس القفازات مملوءة بغاز النيتروجين.
    4. قبل كل اختبار، قبل القص العينة بمعدل القص من 100 هرتز لمدة 10 ثانية للقضاء على أي الذاكرة الفعلية من العينة، اتبع مع خطوة توازن 15 دقيقة من أجل العينة للوصول إلى حالة حالة مستقرة.
    5. تحديد المنطقة اللزجة الخطية (LVR) عبر الاجتياح سلالة متذبذبة في تردد ثابت (1 هرتز) مع اتساع سلالة ،1-10٪.
    6. تحديد السلالة التي تقع في LVR وإجراء مسح التردد متذبذبة ،1-10 هرتز. تحديد اللزوجة معقدة على تردد وسلالة معينة.
    7. إجراء مسح درجة الحرارة متذبذبة التي تسيطر عليها البرنامج أداة من 10 ° C إلى 95 ° C مع الزيادات من 5 ° C والتوازن 1 دقيقة في كل درجة الحرارة. تحديد سلالة والترددذ، على سبيل المثال، لتكون بنسبة 1.0٪ و 1 هرتز، على التوالي. تتم قراءة اللزوجة معقدة عند درجات حرارة مختلفة بها.
  4. قياسات الموصلية
    1. تجفيف السائل الأيونية عند 100 درجة مئوية تحت فراغ عالية لمدة 12 ساعة لإزالة كميات ضئيلة من الرطوبة قبل إجراء الاختبار.
    2. في علبة القفازات تحت جو الأرجون، تحميل ما يقرب من 4 مل من العينة في أنبوب اختبار، ومن المؤكد أن إضافة عينة كافية لتزج الشريط الاستشعار عن لجنة التحقيق الموصلية تماما.
    3. استخدام كتلة التدفئة للسيطرة على درجة الحرارة والحفاظ على التحريك أثناء القياس للحفاظ على التجانس.
    4. قراءة الموصلية في كل درجة الحرارة بعد وقت موازنة 30 دقيقة.
  5. voltammetry دوري (CV)
    1. تجميع / ليثيوم / البلاتين نظام ثلاث الكهربائي ليثيوم في علبة القفازات تحت جو الأرجون.
    2. تهمة السفينة مع السائل الأيونية والتأكد من IMME جميع الأقطابrsed في السائل الأيونية. ختم السفينة تحت الأرجون.
    3. تتوازن السفينة في درجة الحرارة المطلوبة لمدة 20 دقيقة. اكتساح معدل المحتملين في 1 بالسيارات / ثانية بين -0.2 V و 6.5 V مقابل لي + / لي.

3. إعداد المنحلات بالكهرباء

  1. تجفيف السائل الأيونية في ظل فراغ عالية في 80 درجة مئوية خلال الليل مع التحريك صارمة لضمان إزالة كميات ضئيلة من المياه.
  2. تجفيف LiTFSI عند 70 درجة مئوية لمدة ثلاثة أيام في فرن فراغ.
  3. نقل السائل الأيونية اللامائية والملح LiTFSI إلى علبة القفازات.
  4. إضافة السائل الأيونية (على سبيل المثال، أحادية HexC10TFSI، 4.50 غرام، 6.4 ملمول) وLiTFSI (1.83 غرام، 6.4 ملمول) إلى قارورة فرن المجفف تحتوي على بقضيب. يحرك الخليط بين عشية وضحاها حتى يصبح متجانس للحصول على تركيز 1.6 M لالمنحل بالكهرباء.

4. تصنيع خلية البطارية ليثيوم ايون كوين

  1. في علبة القفازات تحت atmosp الأرجونهنا، في الربيع واحد واحد القرص الصلب المقاوم للصدأ في الغطاء السفلي للخلية عملة واحدة. وضع 12.7 مم LiCoO 2 القطب (24 ملغ) في القرص الصلب غير القابل للصدأ.
  2. نقع قطعتين من الفواصل (الأغشية البولي بروبلين مسامية) في المنحل بالكهرباء السائل الأيونية المذكور على استعداد عند 60 درجة مئوية على طبق ساخن لمدة 15 دقيقة.
  3. إضافة بالكهرباء السائل الأيونية على سطح الكاثود LiCoO 2 حتى يتم تغطية المواد بشكل كامل مع بالكهرباء (≈ 0.5 مل).
  4. وضع فواصل غارقة في الإلكتروليت في مركز الخلية عملة واحدة. ثم إضافة بضعة قطرات من بالكهرباء السائل الأيونية (بضعة ميكرولتر) على الفواصل.
  5. قطع قطعة من معدن الليثيوم التي يبلغ قطرها 12.7 ملم في علبة القفازات. وضع معدن الليثيوم على رأس الفواصل.
  6. سقف الخلية عملة وختم ذلك مع المكشكش في علبة القفازات.
  7. نقل الخلية عملة من خارج منطقة الجزاء القفازات وبقية الخلية لمدة 12 ساعة قبل بدء عشره بطارية / الاختبارات الكهروكيميائية.

5. أداء البطارية عند 100 ° C

  1. وضع خلية عملة في فرن تعمل على 100 درجة مئوية، والتي لديها ثقب صغير في الجدار الخلفي حيث تم الخيوط الكابلات من محطة اختبار الكهروكيميائية. ربط الخلية عملة إلى محطة اختبار الكهروكيميائية.
  2. ترك الخلية عند 100 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لكي تتوازن إلى درجة الحرارة.
  3. اختر galvanostatic الدراجات المسؤول عن تصريف في محطة اختبار الكهروكيميائية. تعيين عدد دورة إلى 500.
  4. تعيين المسؤول الحالي إلى 500 أمبير والحد الأعلى الجهد 4.2 خامسا تعيين وقت راحة 60 ثانية في 0 V بعد كل تهمة.
  5. تعيين التصريف الحالي إلى 500 أمبير والجهد الحد الأدنى إلى 3.0 خامسا تعيين وقت راحة 60 ثانية في 0 V بعد كل التفريغ.
  6. بدء تشغيل ركوب الدراجات المسؤول عن تصريف في تيار 500 أمبير بين 3.0 إلى 4.2 V V باستخدام البرنامج. تقييم آغ الناتج تهمةالوقت ainst.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

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

السوائل الأيونية، أحادية HexC10Cl ودى HexC10Cl، أعدت عن طريق تفاعل أليف النواة، وأعطى لاحق رد فعل الصرف هاليد على أحادية HexC10TFSI ودى HexC10TFSI السوائل الأيونية، على التوالي (الشكل 1A). وكانت 14 كل أربعة السوائل الأيونية السوائل عديم اللون ولزج قليلا (الشكل 1B). ويرد التمثيلية 1 H NMR السائل الأيونية أحادية HexC10TFSI في الشكل 1C، وجنبا إلى جنب مع مطياف الكتلة وتحليل البيان...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

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

نهجنا في تطوير غير قابلة للاشتعال وارتفاع في درجة الحرارة وظيفية بطاريات ليثيوم أيون يتضمن تركيب الشوارد السائل الأيونية الجديدة وتقييمها لاحقا في خلايا عملة نموذجية. على وجه التحديد، تم اختبار أحادية HexC10TFSI ودى HexC10TFSI الشوارد مقرها في خلية عملة امتلاك الأنود معدن لي وLiCoO 2 الكاثود. الخطوات الحاسمة في هذا النهج هي: 1) تحديد بالكهرباء الرئيسي وفقا لمجموعة من مواصفات التصميم؛ 2) الحفاظ على جفاف وضمان المياه لا يدخل الخلية؛ و3) وضع إجراءات خلية تجميع التي تتيح بط...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

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

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

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

تم دعم هذه المقالة جزئيا من قبل BU ومن قبل اتحاد الطاقة المتقدمة:

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
زيت السيليكونSigma-Aldrich85409
هيدروكسيد البوتاسيومSigma-Aldrich221473المسببة للتآكل
BuchiR-124
مضخة عالية التفريغWelch8907
النيتروجين ، نقاء فائقAirgasNI UHP300غاز مضغوط
رباعي هيدروفوران ، مستقر مع BHTPharmco-Aaper346000قابل للاشتعال. يجفف قبل الاستخدام.
ثنائي كلورو ميثانفارمكو آبر313000قابل للاشتعال وسام.
قمع فاصل (1 لتر)فيشر ساينتفيك13-678-606
كبريتات الصوديومسيجما ألدريتش239313
الإيثانول ،فارمكو آبرالمطلق 111USP200قابل للاشتعال ، سام.
قمع Buchnerفيشر ScientificFB-966-F
الميثانولPharmco-Aaper339000ACSقابل للاشتعال ، سام.
ثلاثي إيثيل أمين (اللاماء)سيجما ألدريتش471283سامة وقابلة للاشتعال وضارة بالبيئة
حقنة زجاجيةشركة هاميلتون1700 سلسلة
من الكلوروفورم المتباطعمختبرات كامبريدج للنظائر ، Inc.DLM-29-10
أداة الرنين المغناطيسي النوويالسامة VarianV400
HydrogenAirgasHY HP300شديدة الاشتعال.
الهكسانفارمكو Aaper359000ACSسامة وقابلة للاشتعال.
كالوريمتر المسح التفاضليTAInstruments Q100
N و N< / em>-dimethylformamideSigma-Aldrich227056سامة وقابلة للاشتعال.
TrihexylphosphoneTCI Americaسامة ، قابلة للاشتعال.
1-كلورديكانسيجما ألدريتشسامة ، قابلة للاشتعال.
مكرر (ثلاثي فلورو ميثان) سلفونيميد ملح الليثيومسيجما ألدريتشماء
1،10-ثنائي كلورو ديكانسيجما ألدريتشسام ، قابل للاشتعال.
تحليل قياس القبر الحراري (TGA) TAQ50TA أدوات
مسعر المسح التفاضلي (DSC) TAQ100TA
أدوات مقياس الريومتر المتحكم فيه1000   ؛
مقياس الموصلية ConsortK9124-electrode cell
Potentiostat / GalvanostatPrinceton Applied Research VersaStat MC4 الاختبارات الكهروكيميائية
الفواصلCelgard C480 البولي بروبيلين / البولي إيثيلين
خلايا عملة CR2032MTI Corp.EQ-CR2032-CASE
LiCoO2 electrode شركة إم تي آيEQ-CR2032مادة الكاثود
الليثيوم  Alfa Aesar10769مادة الأنود
الفولاذ المقاوم للصدأ فاصلMTI Corp.EQ-CR20-Spacer304-0215.5 مم ضياء × 0.2 مم
موجة الربيعMTI Corp.EQ-CR20WS-Spring304
آلة العقص الخلية المعدنيةMTI Corp.MSK-160D
Mbraunخال من المياه ، عملية خالية من الأكسجين
المبخر الدوار النقاء AR معدن الكهربائية صندوق القفازات

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Armand, M., Tarascon, J. -M. Building better batteries. Nature (London). 451, 652-657 (2008).
  2. Linden, D., Reddy, T. B. Handbook of batteries. , 3rd edn, McGraw-Hill Education. (2002).
  3. Scrosati, B., Garche, J. Lithium batteries: Status, prospects and future. J. Power Sources. 195, 2419-2430 (2010).
  4. Goodenough, J. B., Park, K. -S. The Li-Ion Rechargeable Battery: A Perspective. J. Am. Chem. Soc. 135, 1167-1176 (2013).
  5. Scrosati, B., Hassoun, J., Sun, Y. -K. Lithium-ion batteries. A look into the future. Energ. Environ. Sci. 4, 3287-3295 (2011).
  6. Tarascon, J. -M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
  7. Goodenough, J. B., Kim, Y. Challenges for Rechargeable Li Batteries. Chem. Mater. 22, 587-603 (2010).
  8. Etacheri, V., Marom, R., Elazari, R., Salitraa, G., Aurbach, D. Challenges in the development of advanced Li-ion batteries: a review. Energ. Environ. Sci. 4, 3243-3262 (2011).
  9. Feng, X., et al. Thermal runaway features of large format prismatic lithium ion battery using extended volume accelerating rate calorimetry. J. Power Sources. 255, 294-301 (2014).
  10. Hammami, A., Raymond, N., Armand, M. Lithium-ion batteries: Runaway risk of forming toxic compounds. Nature. 424, 635-636 (2003).
  11. Xu, K. Nonaqueous liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries. Chem. Rev. 104, 4303-4417 (2004).
  12. Ohno, H. Electrochemical Aspects of Ionic Liquids. , John Wiley & Sons. (2005).
  13. Wasserscheid, P., Welton, T. Ionic Liquids in Synthesis. , Wiley-VCH. (2003).
  14. Wathier, M., Grinstaff, M. W. Synthesis and properties of supramolecular ionic networks. Journal of the American Chemical Society. 130, 9648-9649 (2008).
  15. Gebresilassie Eshetu, G., Armand, M., Scrosati, B., Passerini, S. Energy storage materials synthesized from ionic liquids. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 13342-13359 (2014).
  16. Armand, M., Endres, F., MacFarlane, D. R., Ohno, H., Scrosati, B. Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future. Nat. Mater. 8, 621-629 (2009).
  17. Xu, K. Electrolytes and interphases in Li-ion batteries and beyond. Chem. Rev. 114, 11503-11618 (2014).
  18. Sakaebe, H., Matsumoto, H. N-Methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PP13-TFSI) - novel electrolyte base for Li battery. Electrochem. Commun. 5, 594-598 (2003).
  19. Paillard, E., et al. Electrochemical and Physicochemical Properties of PY14FSI-Based Electrolytes with LiFSI. J. Electrochem. Soc. 156, A891-A895 (2009).
  20. Tsunashima, K., Sugiya, M. Physical and electrochemical properties of low-viscosity phosphonium ionic liquids as potential electrolytes. Electrochem. Commun. 9, 2353-2358 (2007).
  21. Nakagawa, H., et al. Application of nonflammable electrolyte with room temperature ionic liquids (RTILs) for lithium-ion cells. J. Power Sources. 174, 1021-1026 (2007).
  22. Fuller, J., Carlin, R. T., Osteryoung, R. A. The Room Temperature Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate: Electrochemical Couples and Physical Properties. J. Electrochem. Soc. 144, 3881-3886 (1997).
  23. Mun, J., et al. Electrochemical stability of bis(trifluoromethanesulfonyl)imide-based ionic liquids at elevated temperature as a solvent for a titanium oxide bronze electrode. J. Power Sources. 194, 1068-1074 (2009).
  24. Garcia, B., Lavallée, S., Perron, G., Michot, C., Armand, M. Room temperature molten salts as lithium battery electrolyte. Electrochim. Acta. 49, 4583-4588 (2004).
  25. Lewandowski, A., Świderska-Mocek, A. Ionic liquids as electrolytes for Li-ion batteries-an overview of electrochemical studies. J. Power Sources. 194, 601-609 (2009).
  26. Galiński, M., Lewandowski, A., Stępniak, I. Ionic liquids as electrolytes. Electrochim. Acta. 51, 5567-5580 (2006).
  27. Lin, X., et al. Thermally-responsive, nonflammable phosphonium ionic liquid electrolytes for lithium metal batteries: operating at 100 degrees celsius. Chem. Sci. 6, 6601-6606 (2015).
  28. Xu, K. Nonaqueous Liquid Electrolytes for Lithium-Based Rechargeable Batteries. Chem. Rev. 104, 4303-4418 (2004).
  29. Armand, M. Polymer solid electrolytes-an overview. Solid State Ionics. 9-10, 745-754 (1983).
  30. Meyer, W. H. Polymer electrolytes for lithium-ion batteries. Adv. Mater. 10, 439-448 (1998).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Ionic Liquid ElectrolytesLithium Ion BatteriesHigh Temperature PerformanceDifferential Scanning CalorimetryThermal Gravimetric AnalysisCyclic VoltammetryConductivity MeasurementsCoin Cell AssemblyCharge Discharge CyclingThermal Stability Analysis

مقالات ذات صلة