Name: بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 23 s
Description: تعلم بناء واختبار خلايا كوين نصفية لبطاريات الليثيوم أيون في مختبر خالي من الرطوبة. يوضح هذا البروتوكول إعداد الأقطاب الكهربائية والتجميع الدقيق والاختبار الكهروكيميائي لتحديد السعة والأداء.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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).

1. إعداد العامل الكهربائي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير خليط من وزن 6 ~. ٪ البولي فينيل الفلوريد (PVDF) الموثق في N-ميثيل pyrrolidone-2 (NMP). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة NMP-الموثق خليط من هذا القبيل أن الموثق يشكل 10 بالوزن. ٪ من الوزن الكلي للخليط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل الخليط فوق إلى قارورة زجاجية صغيرة وتخلط في الخلاط في دوامة دورة في الدقيقة كحد أقصى لنحو 30 دقيقة. ويمكن استخدام اثنين من الكرات زركونيا قطرها 5 ملم وسائل الإعلام من أجل تحسين الاختلاط. إذا لزم الأمر، إضافة المزيد من NMP من أجل الحصول على الطين من الاتساق المطلوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نشر احباط المعدنية للجامع الحالي (عادة الألومنيوم لالكاثود والنحاس القطب الموجب) على لوحة من الزجاج. استخدام الأسيتون والتأكد من عدم وجود فقاعات الهواء بين احباط ولوحة زجاجية. استخدام طبقتين من اخفاء الشريط لتشكيل المسار ومواطنهالمعهد الوطني للإحصاء في المنطقة تطلى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق الطين إلى احباط المعدنية باستخدام ملعقة الفولاذ المقاوم للصدأ، ونشر الطين بشكل موحد على المسار باستخدام شفرة حلاقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يجف الطلاء في الهواء أو فراغ في ~ 90-120 درجة مئوية لمدة حوالي 2-8 ساعات (التي ينبغي تعديلها تعتمد على المواد والموثق المستخدمة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رقائق معدنية مغلفة بين ألواح الصلب اثنين (ورقتين وزنها لحماية الطلاء) واضغط تحت حمولة من رطل 3000 ~ باستخدام الضغط الهيدروليكي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كمة المجففة رقائق المعدنية المغلفة بالمطاط في أقراص من 8 ملم وقطرها (ويفضل داخل الصندوق). وزن كاثودات والتفاف عليها قبل ان ينتقل في علبة القفازات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكمة احباط معدنية غير المصقول من نفس المادة إلى أقراص من 8 ملم في القطر وتزن هذه الأقراص. </li></ol> 2. إعداد المنحل بالكهرباء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كما المنحل بالكهرباء هو حساس، تخزين المنحل بالكهرباء (1M LiPF 6 في المفوضية الأوروبية: DMC: ديسمبر في هذه الحالة) في bottl Nalgeneه ملفوفة من قبل رقائق الألومنيوم. </li></ol> 3. إعداد عداد الكهربائي (احباط ليثيوم في هذه الحالة) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف السطح من احباط الليثيوم باستخدام فرشاة النايلون / غير القابل للصدأ مشرط الصلب حتى سطح لامع فضي يظهر (داخل صندوق قفازات الأرجون). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكمة احباط الليثيوم إلى أقراص من نصف قطرها بوصة (داخل صندوق قفازات الأرجون). </li></ol> 4. عملة خلية الجمعية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويبين الشكل 2 التخطيطي لعملة والجمعية الخلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكمة Celgard C480 الأغشية إلى أقراص من 19 ملم في القطر الفواصل واستخدامها على النحو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل الحالات خلية عملة (CR2032)، والينابيع والفواصل (التي تم شراؤها من شركة MTI)، فواصل وأقطاب العاملين في علبة القفازات (بعد التنظيف مبادل خمس مرات مع الأرجون). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجمع الخلايا عملة في علبة القفازات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة قطرتين من المنحل بالكهرباء إلى كأس الخلية ووضع قطب كهربائي تعمل على ذلك. إضافة ثلاثة اخرينقطرات من المنحل بالكهرباء ومكان فصل 2 مع قطرتين من المنحل بالكهرباء بينهما. إضافة اثنين من أكثر قطرات من المنحل بالكهرباء قبل وضع قطب كهربائي عداد الليثيوم على ذلك. مكان اثنين من الفواصل الفولاذ المقاوم للصدأ، وربيع على القرص الليثيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق الخلية باستخدام غطاء الخلية و3-4 مرات تجعيد باستخدام آلة العقص المدمجة (التي تم شراؤها من شركة MTI). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد تجميع هذه الخلايا، والتعامل مع الخلايا المصنعة باستخدام ملاقط بلاستيكية (لتجنب تلامس في الدائرة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف المنحل بالكهرباء الزائدة تتسرب من الجانبين للخلية باستخدام منديل ورقي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخلية على استعداد للاختبار والتي يمكن اتخاذها للخروج من صندوق قفازات. </li></ol> 5. عملة خلية اختبار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحفاظ على عملة خلية مرتبطة اختبار البطارية في وضع الدائرة المفتوحة (OCV) التيار الكهربائي لمدة ساعة واحدة بمجرد ما يصبح جاهزا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد إطار الجهد لاختبار الخلية استنادا إلى المادة الفعالة المستخدمة في العمل القطب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب للoretical قدرة للخلية باستخدام العمليات الحسابية المبينة أدناه. </li></ol> وزن القرص الكهربائي مع المجمع الحالي = W EO وزن القرص جامع الحالية غير المصقول من نفس القطر = W CC وبالنظر إلى وزنها من المواد الكهربائي، W م، من قبل <img alt="المعادلة 1" src="/files/ftp_upload/4104/4104eq1.jpg" /> وبالنظر إلى وزنها من المواد النشطة في القطب، W صباحا، من قبل <img alt="المعادلة 2" src="/files/ftp_upload/4104/4104eq2.jpg" /> وتعطى القدرة النظرية لالقرص الكهربائي، C الضعف الجنسي، من قبل <img alt="المعادلة 3" src="/files/ftp_upload/4104/4104eq3.jpg" /> حيث C هو ق نظريpecific قدرة المادة الفعالة. <ol start="4" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبار خلية عملة إلى المسؤول عن التفريغ في المطلوبة C-معدل. </li></ol> 6. ممثل النتائج كمثال على ذلك، تم إنشاء عملة خلية باستخدام LiCoO 2، والمادة الفعالة للقطب كهربائي يعمل. بعد البناء، تم اختبار خلية في م / 5 معدل. يتم عرض الملف التي تم الحصول عليها في الشكل 3. تم تعيين إطار الجهد لتكون ما بين 3 و 4.3 الخامس لهذه الخلية عملة. وكانت قدرة 155 مللي أمبير / ز للدورة التهمة الأولى و 140 مللي أمبير / ز لدورة التصريف الأول. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/4104/4104fig1.jpg" /> الرسم البياني رقم 1 التدفق. من البناء الداخلي عملة الخلية. أولا، يتم إعداد القطب عمل من مسحوق من المادة الفعالة. ثم، يتم إعداد عداد كهربائي من احباط الليثيوم نظيفة واللكم الفواصل خارج. أخيرا، خلية هوتجميعها داخل صندوق قفازات الأرجون. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/4104/4104fig2.jpg" /> الشكل 2. تخطيطي لعملية التجميع عملة خلية تظهر كافة المكونات في الترتيب الذي يتم وضعها داخل عملة قضية الخلية. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/4104/4104fig3.jpg" /> الشكل 3. النتائج التي تم الحصول عليها من الممثل خلية عملة شيدت باستخدام قطب كهربائي يعمل مصنوعة من LiCoO (2) والقطب احباط الليثيوم العداد. المؤامرة أن التهمة الأولى، ومنحنيات التفريغ الأول للعملة الخلية التي وجهت وتفريغها في م / 5 معدل. <img alt="الشكل 4" src="/files/ftp_upload/4104/4104fig4.jpg" /> الشكل 4. مقارنة الطلاءات الجيدة والسيئة بعد أن تم تجفف. وطلاء متصدع ينتج عادة من الطين الذي يحتوي NMP الزائدة وطلاء المسامية ينتج عادة من قlurry له NMP غير كاف. <img alt="الشكل 5" src="/files/ftp_upload/4104/4104fig5.jpg" /> الشكل 5. مقارنة خلية عملة مجعد بشكل جيد وخلية عملة مجعد بشدة، جنبا إلى جنب مع خلية من الامم المتحدة ومجعد. عادة، خلية عملة مجعد بشدة انشقاقات أفتح بعد بضع ساعات في المحيط بسبب تورم احباط الليثيوم بعد رد فعل مع رطوبة.

<ol><li>Cairns, E. J., Albertus, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Batteries+for+Electric+and+Hybrid-Electric+Vehicles%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Chemical+and+Biomolecular+Engineering%22%5BJournal%5D)">Batteries for Electric and Hybrid-Electric Vehicles.</a> Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 1, 299-320 (2010).</li>
<li>Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+Energy+Storage+for+the+Grid%3A+A+Battery+of+Choices%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices.</a> Science. 334, 928-935 (2011).</li>
<li>Goodenough, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathode+materials%3A+A+personal+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">Cathode materials: A personal perspective.</a> J. Power Sources. 174, 996-1000 (2007).</li>
<li>Yamada, A., Chung, S. C., Hinokuma, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+LiFePO4+for+lithium+battery+cathodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Optimized LiFePO4 for lithium battery cathodes.</a> Journal of the Electrochemical Society. 148, A224-A229 (2001).</li>
<li>Whittingham, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lithium+batteries+and+cathode+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Lithium batteries and cathode materials.</a> Chemical Reviews. 104, 4271-4301 (2004).</li>
<li>Tarascon, J. M., Armand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Issues+and+challenges+facing+rechargeable+lithium+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries.</a> Nature. 414, 359-367 (2001).</li>
<li>Goodenough, J. B., Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+for+Rechargeable+Li+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Materials%22%5BJournal%5D)">Challenges for Rechargeable Li Batteries.</a> Chemical Materials. 22, 587-603 (2010).</li>
<li>Ceder, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+cathode+materials+for+lithium+batteries+guided+by+first-principles+calculations%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Identification of cathode materials for lithium batteries guided by first-principles calculations.</a> Nature. 392, 694-696 (1998).</li>
<li>Chung, S. Y., Bloking, J. T., Chiang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronically+conductive+phospho-olivines+as+lithium+storage+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Electronically conductive phospho-olivines as lithium storage electrodes.</a> Nature Materials. 1, 123-128 (2002).</li>
<li>Bruce, P. G., Scrosati, B., Tarascon, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+for+rechargeable+lithium+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie-International+Edition%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials for rechargeable lithium batteries.</a> Angewandte Chemie-International Edition. 47, 2930-2946 (2008).</li>
<li>Arico, A. S., Bruce, P., Scrosati, B., Tarascon, J. M., Van Schalkwijk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+materials+for+advanced+energy+conversion+and+storage+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices.</a> Nature Materials. 4, 366-377 (2005).</li>
<li>Hochbaum, A. I., Yang, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiconductor+Nanowires+for+Energy+Conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Semiconductor Nanowires for Energy Conversion.</a> Chemical Reviews. 110, 527-546 (2010).</li>
<li>Wang, Y., Cao, G. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developments+in+nanostructured+cathode+materials+for+high-performance+lithium-ion+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Developments in nanostructured cathode materials for high-performance lithium-ion batteries.</a> Advanced Materials. 20, 2251-2269 (2008).</li>
<li>Kang, B., Ceder, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Battery+materials+for+ultrafast+charging+and+discharging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Battery materials for ultrafast charging and discharging.</a> Nature. 458, 190-193 (2009).</li>
<li>Liu, J., Manthiram, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+Electrochemical+Performance+of+the+5+V+Spinel+Cathode+LiMn1.5Ni0.42Zn0.08O4+by+Surface+Modification%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Improved Electrochemical Performance of the 5 V Spinel Cathode LiMn1.5Ni0.42Zn0.08O4 by Surface Modification.</a> Journal of the Electrochemical Society. 156, A66-A72 (2009).</li>
<li>Kayyar, A., Qian, H. J., Luo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+adsorption+and+disordering+in+LiFePO4+based+battery+cathodes%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Surface adsorption and disordering in LiFePO4 based battery cathodes.</a> Applied Physics Letters. 95, (2009).</li>
<li>Sun, K., Dillon, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mechanism+for+the+improved+rate+capability+of+cathodes+by+lithium+phosphate+surficial+films%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemistry+Communications%22%5BJournal%5D)">A mechanism for the improved rate capability of cathodes by lithium phosphate surficial films.</a> Electrochemistry Communications. 13, 200-202 (2011).</li>
<li>Kovalenko, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Major+Constituent+of+Brown+Algae+for+Use+in+High-Capacity+Li-Ion+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">A Major Constituent of Brown Algae for Use in High-Capacity Li-Ion Batteries.</a> Science. 333, 75-79 (2011).</li>
</ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

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...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم كاشف </td><td> شركة </td><td> فهرس العدد </td></tr><tr><td> بولي (فلوريد الفينيليدين) </td><td> سيغما الدريخ </td><td> 182702 </td></tr><tr><td> 1-ميثيل-2-pyrrolidinone، 99.5٪ </td><td> ألفا Aesar </td><td> 31903 </td></tr><tr><td> LiCoO 2 </td><td> ألفا Aesar </td><td> 42090 </td></tr><tr><td> أسود الكربون، والأسيتيلين، 99.9٪ + </td><td> ألفا Aesar </td><td> 39724 </td></tr><tr><td> LiPF 6 في المفوضية الأوروبية: DMC: ديسمبر </td><td> شركة MTI </td><td> EQ يكون بين LiPF6 </td></tr><tr><td> Celgard الفاصل </td><td> Celgard </td><td> C480 </td></tr><tr><td> التناظرية دوامة خلاط </td><td> VWR </td><td> 58816-121 </td></tr><tr><td> فراغ فرن </td><td></td><td></td></tr><tr><td> فراغضخ </td><td></td><td></td></tr><tr><td> هيدروليكي الصحافة </td><td></td><td></td></tr><tr><td> عملة خلية حالة </td><td> شركة MTI </td><td> EQ-CR2032-CASE-304 </td></tr><tr><td> الربيع وهل </td><td> شركة MTI </td><td> EQ-CR20SprSpa-304 </td></tr><tr><td> صندوق قفازات </td><td> mBraun </td><td> UNILAB </td></tr><tr><td> بطارية اختبار </td><td> Arbin الآلات </td><td> BT2143 </td></tr></tbody></table>

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

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 &quot;تأثير أوسع&quot; 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 &quot;جوهري&quot; 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.

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.

تتمتع بطاريات ليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن بتطبيقات واسعة في مجال الإلكترونيات، حيث يطالب المستهلكون دائمًا بسعة أكبر وعمر افتراضي أطول. بطاريات ليثيوم أيون...

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحضير واختبار خلايا عملة نصفية لأغراض البحث المختبري. أولاً، يتم تحضير قطب عامل، وقطب مقابل، ومكونات الخلية الأخرى. بعد ذلك، يتم تجميع خلية العملة بدقة داخل صندوق قفازات وإغلاقها عن طريق الكبس.أخيرًا، قم بإجراء الاختبار الكهركيميائي لخلية الزر لتحديد خصائصها الرئيسية مثل سعات الشحن والتفريغ، وقدرات المعدل، ومعلومات أخرى قيمة عن خلية الزر. بشكل عام، يُعد بناء الخلية أمرًا صعبًا لأن أداء الخلية حساس للغاية لإجراءات البناء. أولاً، قم بتحضير خليط رابط NMP يتكون من حوالي 8% PVDF binder في NMP.بعد ذلك، اخلط المادة النشطة وssee black بواسطة جهاز الرج vortex لمدة دقيقة واحدة. وبعد إضافة بعض من خليط الرابط NMP، انقل المكونات إلى قارورة زجاجية صغيرة. قم برج العينة بواسطة جهاز vortex بأقصى سرعة دوران (RPM) لمدة 30 دقيقة تقريباً.إذا لزم الأمر، أضف كرتين من الزركونيا بقطر 5 mm لتحسين عملية الخلط. استمر في إضافة NMP حسب الحاجة للحصول على ملاط بالقوام المطلوب. بعد ذلك، افرد رقاقة معدنية من المجمع الحالي على لوح زجاجي.يُستخدم الألومنيوم كمجمع تيار للكاثود، بينما يُستخدم النحاس كمجمع تيار للأنود. استخدم الأسيتون لإزالة أي فقاعات هوائية بين الرقاقة واللوح الزجاجي. الآن، ضع طبقتين من الشريط اللاصق لتحديد المنطقة المراد طلاؤها باستخدام ملعقة من الفولاذ المقاوم للصدأ.ضَع الملاط على الرقاقة المعدنية. ثم قم بتوزيع الملاط بشكل متجانس على المسار باستخدام شفرة حلاقة، وذلك حسب المادة والمادة الرابطة المستخدمة. جفف الطبقة المغلفة في الهواء أو في الفراغ عند درجة حرارة تتراوح تقريبًا بين 90 إلى 120 °C لمدة تتراوح من ساعتين إلى ثماني ساعات.بعد قطع الطبقة المجففة، ضع رقاقة المعدن المطلية بين لوحين فولاذيين مبطنين بورقتين من ورق الوزن لحماية الطبقة. ثم اضغط تحت حمل يبلغ 3000 باوند تقريبًا. الآن، قم بتثقيب أقراص بقطر ثمانية مليمتر من رقاقة المعدن المطلية والمجففة.بعد ذلك، قم بوزن الكاثودات. قم بتغليفها ووضعها داخل صندوق القفازات. كذلك، قم بثقب أقراص بقطر ثمانية مليمتر من رقائق المعدن غير المطلية من المادة نفسها، وقم بوزنها لأن الإلكتروليت حساس للضوء.يُحفظ في زجاجة Nalgene مغلفة بورق ألومنيوم داخل صندوق قفازات Argonne. استخدم فرشاة نايلون أو مشرطاً من الفولاذ المقاوم للصدأ لتنظيف سطح رقاقة الليثيوم حتى يظهر سطح فضي لامع. بعد ذلك، قم بثقب أقراص بقطر 12.7 millimeter من رقاقة الليثيوم.يتم ترتيب مكونات غلاف خلية العملة بدقة. قم بتحضير أقراص بقطر 19 مليمتر من غشاء cell guard C four 80 لاستخدامها كفواصل. بعد شطف المبادل خمس مرات بغاز argonne، انقل أقطاب العمل، ونوابض غلاف خلية العملة، والمباعدات، والفواصل إلى سطح العمل في صندوق القفازات.لبدء عملية التجميع، أضف قطرتين من الإلكتروليت على كوب الخلية ثم ضع القطب العامل في موضعه. بعد ذلك، أضف ثلاث قطرات من الإلكتروليت وضع فاصلين مع وضع قطرتين من الإلكتروليت بينهما. تابع بإضافة قطرتين إضافيتين من الإلكتروليت وضع القطب المقابل من الليثيوم في موضعه.ضع الآن الفاصلين المصنوعين من الفولاذ المقاوم للصدأ وزنبوركاً فوق قرص الليثيوم. أخيراً، أغلق الخلية بالغطاء المخصص وقم بكبس الخلية من ثلاث إلى أربع مرات. تعامل مع الخلية المكتملة باستخدام ملاقط بلاستيكية لتجنب حدوث ماس كهربائي، وامسح الإلكتروليت الزائد فور الانتهاء من التجميع.قم بتوصيل الخلية القرصية بجهاز اختبار البطارية في وضع جهد الدائرة المفتوحة لمدة ساعة واحدة. حدد نافذة الجهد لاختبار الخلية بناءً على المادة النشطة المستخدمة في القطب العامل. والآن، ومن أجل السعة النظرية للخلية، قم أولاً بحساب وزن مادة القطب.بعد ذلك، احسب وزن المادة النشطة في القطب، وحدد السعة النظرية لقرص القطب. الآن، اختبر خلية العملة (coin cell) في دورات الشحن والتفريغ بمعدل C المطلوب. عند تحضير القطب العامل، من المهم تكوين ملاط (slurry) ذو قوام جيد.تقارن هذه النتائج بين الطلاءات الجيدة والسيئة. بعد ملاحظة التجفيف، عادةً ما ينتج الطلاء المتشقق عن ملاط يحتوي على كمية زائدة من NMP، بينما ينتج الطلاء المسامي عادةً عن ملاط يحتوي على كمية غير كافية من NMP.بعد تجميع الخلايا، يتم كبسها للحصول على سدادة محكمة للحماية من الرطوبة. وعادةً ما تنفلق خلية العملة المكبوسة بشكل سيئ بعد بضع ساعات في درجة الحرارة المحيطة نتيجة انتفاخ رقاقة الليثيوم بعد التفاعل مع الرطوبة. تمثل هذه البيانات خلية عملة مكونة من قطب عامل من أكسيد كوبالت الليثيوم وقطب مقابل من رقاقة الليثيوم.يوضح المخطط منحنيات الشحن الأول والتفريغ الأول لخلية الزر. لاحظ أنه تم ضبط نافذة الجهد لتكون بين 3 و 4.3 volts. بلغت السعة 155 mAh/g لدورة الشحن الأولى و 140 mAh/g لدورة التفريغ الأولى.بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن استخدامها لبناء وتقييم الخلايا القرصية باستخدام مواد مهبط مختلفة. وأثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر الحفاظ على مكتب العمل جافاً قدر الإمكان. بعد مشاهدة هذا الفيديو، سيكون لديك فهم جيد لكيفية بناء واختبار الخلايا القرصية.

construction-and-testing-of-coin-cells-of-lithium-ion-batteries

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

بطاريات ليثيوم أيون قابلة للاشتعال تستخدم الشوارد العضوية المتطايرة والتي هي مناسبة لتطبيقات درجة الحرارة المحيطة. وثمة بديل أكثر أمانا لالشوارد العضوية هي بطاريات بوليمر صلبة. بطاريات بوليمر صلبة تعمل بأمان في درجات حرارة عالية (&gt; 120 ° C)، مما يجعلها تنطبق على التطبيقات ارتفاع في درجة الحرارة مثل التنقيب عن النفط العميقة والسيارات الكهربائية الهجينة. وستناقش هذه الورقة (أ) تركيب البوليمر، (ب) آلية التوصيل البوليمر، و (ج) توفير الدراجات درجة الحرارة لكل من البوليمر الصلبة والشوارد العضوية.

الحالة الصلبة الشوارد كوبوليمر الكسب غير المشروع ليثيوم تطبيقات البطارية

وصفنا استخدام السنكروتروني الأشعة السينية طيف الامتصاص (XAS) وحيود الأشعة السينية (XRD) تقنيات لبحث تفاصيل العمليات إقحام / deintercalation في المواد الكهربائي ليثيوم أيون وبطاريات أيون الصوديوم. كل من في الموقع، وتستخدم التجارب خارج الموقع لفهم السلوك الهيكلية المناسبة لتشغيل الأجهزة...

توصيف مواد الكهربائي للبطاريات ليثيوم ايون وايون الصوديوم عن طريق تقنيات الإشعاع السنكروترون

وصفنا تصميم وبناء خلية كهروكيميائية لفحص المواد الكهربائي باستخدام الموقعي حيود النيوترونات مسحوق (NPD) في. نحن أعلق بإيجاز على بديل تصاميم خلية NPD في الموقع ومناقشة أساليب لتحليل المقابلة بيانات NPD الموقع المنتجة باستخدام هذه الخلية في.

في الموقع النيوتروني مسحوق حيود عن طريق تفصيل بطاريات ليثيوم أيون

تعد معالجة القطب الكهربائي غير المائي &lt; p class = 'jove_content'&gt; 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.

تجهيز الكهربائي غير مائي وبناء خلايا بطارية ليثيوم أيون كوين

يتم تقديم بروتوكول للاختبار الكهروكيميائي لبطارية Li-O2 aprotic مع تحضير الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات ومقدمة لطرق التوصيف المستخدمة بشكل متكرر هنا.

بروتوكول الكهروكيميائية اختبار وتوصيف ابروتوني لي-O<sub&gt; 2</sub&gt; البطارية

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.

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

ويرد بروتوكول لتصنيع نانوباتيريس اليكتروتشيميكالي النشط القائم على ليبون الحالة الصلبة ليثيوم أيون استخدام شعاع أيون مركزة.

تركيز أيون شعاع تلفيق نانوباتيريس ليبون-على أساس الحالة الصلبة بطارية ليثيوم أيون للاختبار في الموقع

قطب كهربائي ثلاث خلايا مفيدة في دراسة الكيمياء الكهربائية بطاريات ليثيوم أيون. يسمح هذا إعداد الكهروكيميائية الظواهر المرتبطة بالكاثود والانود أن تنفصل وبحثها بشكل مستقل. نقدم هنا، دليل لبناء واستخدام خلية عمله ثلاثة قطب كهربائي مع التركيز على الليثيوم تصفيح تحليلات.

إعداد الخلية عمله ثلاثة-القطب وتحليلات اليكتروديبوسيشن لبطاريات الليثيوم أيون

نقدم هنا، على بروتوكول لتصنيع وإعداد خلية سائل الجرافين في الموقع انتقال الميكروسكوب الإلكتروني المراقبة، جنبا إلى جنب مع توليفة من المواد الكهربائي واختبارات خلية البطارية الكهروكيميائية.

إعداد خلايا السائل الجرافين لمراقبة المواد بطارية ليثيوم أيون

يهدف هذا العمل إلى تحديد حركية التفاعل لكاثود بطارية Li-ion ومواد الأنود التي تخضع للهروب الحراري (TR). تم استخدام التحليل الحراري المتزامن (STA) / مطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) / قياس الطيف الكتلي لكروماتوغرافيا الغاز (GC-MS) للكشف عن الأحداث الحرارية والكشف عن الغازات المتصاعدة.

تحديد وقياس آليات التحلل في بطاريات الليثيوم أيون ؛ مدخلات لمحاكاة تدفق الحرارة لنمذجة الهروب الحراري

تعلم بناء واختبار خلايا كوين نصفية لبطاريات الليثيوم أيون في مختبر خالي من الرطوبة. يوضح هذا البروتوكول إعداد الأقطاب الكهربائية والتجميع الدقيق والاختبار الكهروكيميائي لتحديد السعة والأداء.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

استكشف المزيد من الفيديوهات