نقدم هنا، بروتوكولا لتجارب نموذجية لينة أطياف امتصاص الأشعة السينية (سكساس) وتبعثر الأشعة السينية الرنانة غير مرن (ريكسس) مع تطبيقات في دراسات المواد البطارية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الكشف عن عنصري المراعية لمادة الكيمياء في البطاريات عن طريق التحليل الطيفي امتصاص الأشعة السينية اللينة، وتبعثر الأشعة السينية غير مرن رنانة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تخزين الطاقة قد أصبحت أكثر وأكثر عاملاً يحد من تطبيقات الطاقة المستدامة اليوم، بما في ذلك المركبات الكهربائية والشبكة الكهربائية الخضراء استناداً إلى تقلبات الطاقة الشمسية والرياح والمصادر. الطلب الملحة لتطوير حلول التخزين عالية الأداء للطاقة الكهروكيميائية، أي، والبطاريات، وتعتمد على فهم أساسي والتطورات العملية من الأكاديمية والصناعة على حد سواء. التحدي الهائل المتمثل في تطوير تكنولوجيا البطارية النجاح ينبع من الاحتياجات المختلفة لتطبيقات تخزين الطاقة المختلفة. كثافة الطاقة والقوة، والاستقرار، والسلامة وبارامترات التكاليف كلها يجب أن تكون متوازنة في بطاريات لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة. ولذلك، تكنولوجيات البطارية متعددة استناداً إلى المواد المختلفة والآليات بحاجة إلى تطوير وتحسين. الأدوات الثاقبة التي يمكن مباشرة التحقيق في التفاعلات الكيميائية في مواد مختلفة من البطارية أصبحت حاسمة للنهوض بالمجال خارج عن النهج التقليدي في التجربة والخطأ. نقدم هنا، بروتوكولات مفصلة للتحليل الطيفي امتصاص الأشعة السينية اللينة (سكساس) والتحليل الطيفي انبعاث الأشعة السينية اللينة (سكسيس) الأشعة السينية غير مرن مدوية ونثر (ريكسس) التجارب، التي لا المسابير طبيعتها حساسة لعنصري لمرحلة انتقالية-المعدن الدول ف 2 3d وشاردة في المجمعات البطارية. نحن تقديم التفاصيل بشأن التقنيات التجريبية والكشف عن الدول الكيميائية الرئيسية في المواد البطارية من خلال تقنيات التحليل الطيفي بالأشعة السينية الناعمة هذه المظاهرات.
المقدمة
تطوير بطاريات عالية الأداء أحد الشروط الحاسمة لتحقيق تطبيقات الطاقة الحديثة مع الموارد غير ضارة بيئياً والأجهزة. تطوير أجهزة تخزين الطاقة ذات الكفاءة العالية والمنخفضة التكلفة، والمستدامة أصبحت حاسمة بالنسبة للسيارات الكهربائية (EVs) والشبكة الكهربائية، مع توسيع سوق تخزين الطاقة المسقطة عشر مرات في هذا العقد. التكنولوجيا (LIB) بطارية ليثيوم أيون في كل مكان لا يزال مرشح واعدة لكثافة الطاقة عالية وقوة عالية الطاقة التخزين حلول1، بينما بطاريات أيون Na (SIBs) وتبشر تحقيق التخزين منخفضة ومستقرة للشبكة الخضراء- 2من التطبيقات. ومع ذلك، المستوى العام للتكنولوجيا البطارية أقل بكثير ما مطلوب لتلبية الحاجة لهذه المرحلة الجديدة من م....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1-التخطيط التجريبية
ملاحظة: بينما يمكن أن يؤديها سكسيس مع معدات مختبر، سكساس وريكسس أساس السنكروتروني تجارب، الأمر الذي يتطلب الوصول إلى بيمتيمي مرفق السنكروتروني. يمكن أن تكون الإجراءات المتعلقة بتطبيق بيمتيمي وتجارب تشغيل مختلفة في مختلف المرافق، ولكن هم جميع اتباع إجراءات أساسية مماثلة.
- فحص الموقع مرفق للدليل بيمليني (مثلاً، https://als.lbl.gov/beamlines/)، أو الاتصال بالعلماء المكلف beamline(s) المهتمة لتحديد بيمليني السليم للحاجة العلمية.
- تقديم مقترحات بيمتيمي إلى مرفق و beamline(s) من مصدر الضوء المتقدم (المرض) من خلال نظام تقديم عبر الإنترنت في https://als.lbl.gov/users/user-guide/.
ملاحظة: هذا الاقترا....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
الشكل 1يبين حامل العينات وعينات تم لصقها. الشكل 7 هو صورة ريكسس نموذجية جمعت في الطاقة إثارة خاصة مع مطياف لحواف المهتمة. الصورة التي تظهر هنا تم جمعها على مادة قطب بطارية، ليني0.33Co0.33Mn0.33س2، مع إثارة الطاقة 858 eV وكاشف تعيين في حول 500-900 eV مجموعة لتغطية نطاق الطاقة من س-ك، مينيسوتا-Co-ل، ل و ني ل، كما هو مبين في الشكل 7
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
التحدي الهائل المتمثل في تحسين أداء الطاقة تخزين المواد يتطلب تحقيق أوجه تقدم الأدوات الثاقبة لمباشرة التحقيق التطورات الكيميائية في المركبات البطارية عند تشغيل الكهروكيميائية. لينة مطيافية الأشعة السينية الأساسية-المستوى، مثل سكساس وسكسيس ريكسس، أداة لاختيار للكشف عن دول التكافؤ الحرجة الأنيونات والاتصالات تشارك في النقابة و SIBs.
تشمل الأساليب الأساسية-مستوى التحليل الطيفي الإثارة القوية للإلكترونات الأساسية للدول غير مأهولة بعد قواعد التحديد ثنائي قطب. بالمقارنة مع الأشعة السينية الصلبة، تم.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
شكر وتقدير
متقدمة الضوء المصدر (ALS) المختبر الوطني لورنس بيركلي (لبنل) معتمد من قبل مدير مكتب العلوم بمكتب علوم الطاقة الأساسية، من "وزارة الطاقة الأميركية" تحت "رقم العقد" دي-AC02-05CH11231. Q.L. وذلك بفضل مجلس المنح الدراسية الصيني (CSC) الحصول على الدعم المالي من خلال التعاون استناداً إلى مشروع الصين 111 لا B13029. R.Q. وذلك بفضل الدعم المقدم من برنامج لدرد لبنل. س. س. و Z.Z. نشكر الدعم من الزمالة "الدكتوراه المرض".
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي > مادة < / قوي > | |||
| مواد نشطة كهربائية | مختلفة | يتم تصنيعها داخليا أو تم الحصول عليها من موردين مختلفين. | |
| رقائق الليثيوم | Sigma-Aldrich | 320080 | أنود لنصف الخلايا. قم بتخزينها والتعامل معها في صندوق قفازات خامل تحت Ar. (www.sigmaaldrich.com) |
| رقائق الصوديوم | Sigma-Aldrich | 282065 | Anode لنصف الخلايا. قم بتخزينها والتعامل معها في صندوق قفازات ذو جو خامل تحت Ar. (www.sigmaaldrich.com) |
| حلول الإلكتروليت | BASF | اتصل بالبائع للحصول على التركيبات المرغوبة | http://www.catalysts.basf.com/p02/USWeb-Internet/catalysts/en/content/microsites/catalysts/prods-inds/batt-mats/electrolytes |
| مادة مضافة موصلة للجرافيت | Timcal | SFG-6 | للأقطاب الكهربائية. (www.timcal.com) |
| رقائق الإنديوم | Sigma-Aldrich | 357308 | تستخدم في حالة جمع إشارات الكربون والأكسجين لعينات الطاقة |
| الهواء لغاز الأرجون | طلب مخصص ، اتصل بالبائعين | Argon المستخدمة لملء صندوق القفازات حيث يتم تجميع وتخزين العينات الحساسة للهواء. (http://www.airproducts.com/products/gases.aspx) | |
| <قوي>Eqiupment | |||
| CCD | iKon-L | DO936N | يستخدم لالتقاط فوتونات الانبعاث عند إجراء تجربة sXES أو RiXS (http://www.andor.com/scientific-cameras/ikon-xl-and-ikon-large-ccd-series/ikon-l-936) |
| صندوق قفازات الغلاف الجوي الخامل | MBRAUN | MB200B | تستخدم أثناء تجميع العينات الحساسة للهواء وتخزينها. (http://www.mbraun.com/products/glovebox-workstations/mb200b-mod) |
| شحن البطارية & اختبار التفريغ | Bio-Logic | VMP3 | يستخدم في ركوب الدراجات الكهروكيميائية لمواد البطارية. (https://www.bio-logic.net/en/) |
| Swagelok cell | MTI | EQ-HSTC | تستخدم لاحتواء البطارية للدراجات الكهروكيميائية |
| حامل العينة | المصنوع في المختبر | يستخدم لعقد العينات في التجربة | |
| أدوات الأجهزة | المختلفة | بما في ذلك الملقط والمقص (يستخدم لتجميع العينات) والملقط (يستخدم لنقل حاملي العينات) وما إلى ذلك. | |
| شريط الكربون والنحاس | 3M | طلب مخصص ، اتصل بالبائعين | يستخدم للصق العينات على حاملي العينات |
| Igor Pro | WaveMetrics | 7.06 | يستخدم لمعالجة بيانات التجربة. (https://www.wavemetrics.com/index.html) |
المراجع
- Armand, M., Tarascon, J. M. Building better batteries. Nature. 451 (7179), 652-657 (2008).
- Yang, Z., et al. Electrochemical energy storage for green grid. Chem Rev. 111 (5), 3577-3613 (2011).
- Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. M. Electrical energy storage for the grid: a battery of choices.<....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
