في الموقع النيوتروني مسحوق حيود عن طريق تفصيل بطاريات ليثيوم أيون

الهدف العام من هذا الإجراء هو إعداد خلية كهروكيميائية قابلة لإعادة الشحن مناسبة لتجارب حيود النيوترونات في الموقع. يتم تحقيق ذلك عن طريق تحضير قطب كهربائي سالب من رقائق الليثيوم أولا ، وفواصل وصفائح من الألومنيوم أو النحاس. الخطوة الثانية هي نشر ملاط من مادة القطب الموجب على صفائح الألمنيوم أو النحاس التي ستعمل كمجمع تيار للخلية.

ثم أضف الأسلاك إلى الأقطاب الكهربائية. بعد ذلك ، قم بتكديس الفواصل والأقطاب الكهربائية في طبقات متناوبة ، ثم قم بلف الطبقات في أسطوانة. تتمثل الخطوات النهائية في إدخال الخلية الملفوفة في الفاناديوم ، ويمكن إضافة المنحل بالكهرباء وإغلاق العلبة بالأسلاك التي يمكن الوصول إليها في النهاية في الموقع حيود النيوترونات.

تستخدم البيانات التي تم جمعها باستخدام الخلية الكهروكيميائية لإظهار التغييرات الهيكلية في الوقت الفعلي لمكونات البطارية المتعددة أثناء الدورة الكهروكيميائية أو وظيفة البطارية. تتمثل المزايا الرئيسية لاستخدام تجارب حيود النيوترونات في الموقع في أنه يتم فحص الجزء الأكبر من البطارية بالكامل بطريقة غير مدمرة مع فحص مكونات متعددة في وقت واحد ، وإمكانية متابعة التغييرات الهيكلية للعناصر الأخف مثل الليثيوم والأكسجين. تمكن الخلايا الكيميائية الأساسية U هذه التجربة وتسمح للباحث باستخدام المواد المركبة على مقياس الجرام المتعلقة بالكميات الأكبر بكثير المطلوبة في بناء خلايا commissure.

بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه التقنية من أجل بناء خلية عالية الجودة في الموقع تتيح جمع بيانات حيود النيوترونات عالية الجودة مع تحسين الخصائص الكهروكيميائية ، لذلك غالبا ما يكون هناك توازن يجب تحقيقه بين الخصائص الكهروكيميائية والقدرة على جمع بيانات حيود النيوترونات عالية الجودة ابدأ أولا بإعداد القطب الموجب. تم تصنيع خليط مادة القطب الموجب في وقت مبكر ويحتوي على أسود الكربون من البولي فينيل دي فلورايد ، ومادة نشطة للمجمع الحالي. استخدم رقائق الألومنيوم أو النحاس بسمك 20 ميكرون ، مقطوعة إلى حوالي 200 ملم × 70 ملم.

احصل على سطح زجاجي نظيف ومسطح وسلس أكبر من لوح التجميع الحالي وضعه بشكل مسطح للالتصاق بورق القصدير. ضع بضع قطرات من الإيثانول على السطح ، ثم ضع المجمع الحالي فوق القطرات. أضف بضع قطرات أخرى من الإيثانول فوق ورق القصدير.

قم بتنعيم ورق القصدير حتى لا تكون هناك تجاعيد. احصل على بركة على شكل نصف الكرة الأرضية من ملاط القطب الموجب وضعها على أحد طرفي الرقاقة باستخدام قضيب شق بارتفاع شق يتراوح من واحد إلى 200 ميكرومتر. انشر الملاط على المجمع الحالي.

بعد نشر الملاط على سطح المجمع ، سيتم تجفيفه في فرن مفرغ من الهواء. قم بإزالة ورق القصدير برفق من السطح الزجاجي وانقله إلى الفرن لتجفيفه طوال الليل عند درجة حرارة مرتفعة بعد التجفيف طوال الليل ، ضع المجمع والقطب الموجب على سطح مستو. للاستمرار ، قم بقطع منطقة من القطب لتتناسب مع أبعاد رقائق القطب السالب.

يجب أن تشتمل المنطقة على علامة تبويب بطول سنتيمتر واحد من رقائق التجميع غير المطلية في أحد طرفيها. بالإضافة إلى ذلك ، قم بقص قطعة من مادة التجميع الحالية من نفس الحجم. خذ المجمع المطلي إلى مكبس لوحة مسطحة.

ضعه على الجانب المطلي بالضغط لأعلى وقم بتغطيته بالورق. ضع ضغطا قدره 100 كيلو نيوتن لمدة 30 إلى 60 دقيقة لتحسين أداء البطارية. بعد استرداد المجمع المطلي من المكبس ، قم بنقله ومادة التجميع غير المطلية إلى مقياس.

قم بقياس كتلة كل منها ومقارنتها. استخدم الفرق لتحديد كتلة خليط القطب الكهربائي ، ومن ذلك ، يجب الآن جمع كتلة المادة الفعالة ومكونات الخلية المختلفة وغلاف الخلية. الغلاف عبارة عن أنبوب مصنوع بالكامل من الفاناديوم ، والذي يستخدم لأنه لا ينتج أي إشارة تقريبا في بيانات حيود مسحوق النيوترونات.

الأنبوب مغلق في أحد طرفيه ويحتوي الطرف المفتوح على سدادة مطاطية مع شقوق للسماح بمرور الأسلاك. بعد ذلك ، اعمل مع الرقاقة التي سيتم استخدامها للقطب السالب. بالنسبة للتجارب ، يتكون القطب الكهربائي من رقائق معدنية ليثيوم ويعمل معه في صندوق القفازات.

لهذا العرض التوضيحي ، يتم استخدام رقائق الألومنيوم. اختر السماكة لتقليل امتصاص النيوترونات واستخدم ورقة مناسبة للغلاف هنا. 120 ملم × 35 ملم.

عندما تكون الرقاقة جاهزة ، حدد فاصل الخلية. يتم استخدام لوحين من البولي إيثيلين في هذا الفيديو. يتم قطعها لتكون أكبر قليلا من القطب السالب حوالي 140 ملم × 40.

بعد ذلك ، انقل المجمع الحالي والقطب الموجب إلى سطح عمل مستو. بعد وضعه بشكل مسطح ، احصل على قضيب أو سلك من الألومنيوم بقطر أقل من ملليمترين ، وضعه على الطرف المكشوف من المجمع. لف رقائق اللسان بإحكام حول القضيب.

لا تقم بتدوير منطقة القطب الموجب. انتقل إلى العمل مع القطب السالب والرقائق المعدنية وقطعة من الأسلاك النحاسية ولف الاثنين بطريقة مماثلة. فيما يلي الأقطاب الكهربائية المكتملة.

المكونات النهائية اللازمة قبل بناء الخلية هي محلول المنحل بالكهرباء للبطارية وشمع الأسنان. لإغلاق الغلاف ، تكون فواصل القطب الموجب للغلاف والإلكتروليت والشمع جاهزة للنقل إلى صندوق قفازات مملوء بالأرجون لبناء الخلية. في هذا الفيديو ، سيتم بناء الخلية خارج صندوق القفازات قبل المتابعة.

تأكد من أن سطح العمل غير معدني لبناء خلية البدء عن طريق تكديس المكونات بدءا من أحد شرائط الفاصل أعلى الفاصل. ضع المجمع الحالي بحيث يكون القطب الموجب متجها لأعلى وقضيب الألومنيوم في أحد طرفيه. بعد ذلك ضع الشريط الثاني من الفاصل.

أخيرا ، ضع القطب السالب في الأعلى مع السلك النحاسي الجرح في نفس نهاية قضيب الألومنيوم. الآن بدءا من نهاية المكدس بالأسلاك المصنوعة من الألومنيوم والنحاس. ابدأ في لف جميع الطبقات معا بإحكام أثناء التدحرج.

حافظ على محاذاة الطبقات وتأكد من عدم ملامسة القطبين. بمجرد اكتمال الدرفلة ، تحقق من القطعة الخارجية من الفاصل. يجب أن تلتف تماما حول اللفة بحيث يتم تغطية الأقطاب الكهربائية ولن تلمس غلاف الفاناديوم.

أدخل المكدس المدلفن في علبة الفاناديوم بأسلاك بارزة من الأعلى ، ويجب أن يمتد الأسلاك النحاسية وقضيب الألمنيوم من سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات خارج الفتحة. أضف المنحل بالكهرباء بالتنقيط إلى العلبة بحيث يتم استخدام ما مجموعه 1.5 مل. بعد إضافة ختم المنحل بالكهرباء ، قم العلبة بسدادة مطاطية وتذوب شمع الأسنان فوقها وحول الغلاف البلاستيكي للسلك.

بمجرد إغلاق العلبة ، يتم الانتهاء من البناء. قم بتخزين الخلية أفقيا واتركها تتقدم في العمر لمدة 12 إلى 24 ساعة. بيانات نمط حيود مسحوق النيوترون في الموقع الموضحة في الصلبان السوداء هي من خلية تحتوي على LSTN والنحاس والليثيوم.

قبل تفريغ الخلية ، تم تصميم الخلية باستخدام تحسين متعدد المراحل ويظهر الملاءمة على أنها الخط الأحمر من خلال البيانات. يوضح المنحنى الأخضر في الجزء السفلي الفرق بين البيانات والنموذج. القضبان الرأسية هي علامات انعكاس لليثيوم باللون الأزرق والنحاس باللون الأحمر و LSTN باللون الأسود.

كان الطول الموجي النيوتروني حوالي 1.4 angstrum. هذه البيانات مخصصة للانعكاس 1 1 5 في LSTN أثناء ركوب الدراجات. في الإطار الأول هو العرض الكامل عند النصف كحد أقصى بالدرجات.

في الثانية هو ذروة الارتفاع في الوحدات التعسفية. في الثالثة هي زاوية التشتت. يتم إعطاء كل ذلك كدالة للوقت.

لاحظ أن قياس العرض وارتفاع الذروة يتغيران معاكسين مع اختلاف محتوى الليثيوم. يشير التوسع الملحوظ القابل للانعكاس إلى إمكانية السلوك على مرحلتين وقد يكون أيضا مؤشرا على التماثل القابل للانعكاس. خفض تظهر المخططات الإضافية تباين المعلمة الشبكية وإمكانات البطارية كدالة للوقت.

مناطق تسليط الضوء على شريط تان كان خلالها جهد التفريغ أقل من فولت واحد. يرتبط هذا ببداية المنطقة المكونة من مرحلتين. يسلط الشريط الأحمر الضوء على الفترة الزمنية التي سمح خلالها للخلية بالاسترخاء وقدرتها على التوازن.

الجانب الأكثر أهمية في الإجراء في تذكر التأكد من وجود اتصال جيد بين طبقات البطارية المختلفة ، مع التأكد أيضا من عدم ملامسة أي من القطبين لبعضهما البعض أو مع غلاف الخلية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية بناء خلية كهروكيميائية ملفوفة عالية الجودة في الموقع لاستخدامها في تجارب حيود النيوترونات. حظ سعيد.