في الموقع إشارة Lithiated القطب: التصميم الكهربائي أربعة للتحليل الطيفي مقاومة أوبيراندو

الطلب على بطاريات الليثيوم أيون ذات الأداء الأفضل إلى دفع البحث نحو فهم العوامل المسببة للتدهور. يمكن للطريقة الموضحة هنا قياس سلوك مكونات البطارية الفردية بدقة. تعمل ثروة المعلومات التي توفرها هذه التقنية على تضخيم مدى التحليل التشخيصي في بطاريات الليثيوم أيون ، وتوفر مدخلات قيمة في تحسين مكونات الخلية الفردية.

للبدء ، احصل على رقصة بعرض أربعة سنتيمترات بطول سبعة سنتيمترات مصنوعة من سلك نحاسي بسمك ملليمترين. مع حلقات مسطحة لتثبيت الرقصة في أحد طرفيها ، ومقبض في الطرف الآخر. بعد ذلك ، اسكب حوالي 23 مل من محلول التجريد الصناعي في دورق من الفولاذ المقاوم للصدأ قطره 7.6 سم للحصول على عمق محلول يبلغ حوالي خمسة ملليمترات.

اغمر زوجين حراريين في المحلول ، مع إبقاء الطرف بعيدا عن قاع الدرق. ابدأ في تسخين الدورق على لوح ساخن إلى 85 درجة مئوية. أثناء تسخين المحلول ، قم بلف 60 سم بعناية من طول الأسلاك النحاسية المطلية بالقصدير المطلي بالبولي يوريثين 25.4 ميكرون حول الرقصة.

بلصق أطراف السلك برفق على المقابض. بمجرد أن يصل المحلول إلى 85 درجة مئوية ، أطفئ النار وضع الرقصة عموديا في المحلول لغمر جانب واحد من السلك الملفوف. اترك الرقصة في المحلول لمدة 15 ثانية ، ثم اشطف السلك والرقصة في الماء منزوع الأيونات لمدة 15 ثانية.

افحص السلك بحثا عن القصدير المكشوف ، والذي سيظهر كمادة بيضاء فضية. كرر الغمر في محلول التجريد والشطف حتى يتم تجريد جانب واحد من السلك الملفوف تماما إلى طبقة القصدير. احرص على عدم حفر القصدير المطلي.

بعد ذلك ، اشطف الرقصة والأسلاك بالماء منزوع الأيونات واتركها تجف في الهواء في درجة حرارة الغرفة. بمجرد أن يجف ، قم بقص السلك في وسط كل منطقة مجردة للحصول على أسلاك بطول 10 سم تقريبا مع نهايات مطلية بالقصدير المكشوفة. لبدء إعداد سلك مرجعي ، قم بقطع حوالي 10 سم من سلك الدائرة الكهربائية المعزول بعرض ملليمترين.

قم بإزالة حوالي سنتيمترين من العزل من كل طرف من طرفي السلك. بعد ذلك ، ضع برفق طرفا مجردا من سلك نحاسي مطلي بالقصدير على السلك الكهربائي المجرد. لحام الوصلة لتشكيل اتصال كهربائي بين الأسلاك.

تأكد من أن المقاومة عبر القطب المرجعي للقصدير المشكل حديثا تتراوح بين ستة وثمانية أوم. قم بتجميع قطب مرجعي ثان بنهاية نحاسية مكشوفة بنفس الطريقة ، وقم بإحضار الأسلاك إلى صندوق قفازات مملوء بالأرجون. بعد ذلك ، قم بقص قطعة من معدن الليثيوم بسمك 200 ميكرون لا يزيد حجمها عن خمسة ملليمترات في خمسة ملليمترات ، وضعها على منصة PTFE.

استخدم أسطوانة مغطاة بشريط بوليمر لتسطيح المعدن إلى سمك 25 ميكرون. بعد ذلك ، قم بثني المعدن على شكل حرف U ، ووضع الطرف المكشوف للسلك النحاسي في الانحناء. اضغط بعناية على الليثيوم حول السلك لتغليف النحاس المكشوف بالكامل.

سيكون هذا هو القطب المرجعي لمعدن الليثيوم. ضع أنود في تركيبات خلية الليثيوم بحيث يتم إزاحة مركز القطب قليلا من مركز التركيبات. ضع فاصلا عازلا مصنوعا من طبقة ثلاثية من البولي إيثيلين والبولي بروبلين على الأنود.

استخدم مسح PTFE لإزالة فقاعات الهواء المحتبسة برفق بين الأنود والفاصل. تأكد من أن الفاصل مثبت بإحكام في التركيبات. ثم ضع قطرة 10 ميكرولتر من المنحل بالكهرباء على الفاصل بملليمترين من حافة الأنود.

ضع قطرة ثانية على مركز الأنود. ضع الطرف المطلي بالقصدير المكشوف للقطب المرجعي للقصدير في القطرة الموجودة في وسط الأنود. ضع طرف القطب المرجعي الليثيوم في القطرة على بعد ملليمترين من الأنود.

ضع قطرة أخرى من المنحل بالكهرباء سعة 10 ميكرولتر على الطرف المغلف بالليثيوم ، وقم بإزالة فقاعات الهواء بين معدن الليثيوم والفاصل باستخدام المسح ثم ضع 400 ميكرولتر من المنحل بالكهرباء على الفاصل. ضع فاصلا ثانيا على المجموعة بحيث يتم وضع أسلاك القطب المرجعي بين الفواصل.

لتجنب تطبيق التوتر المفرط على الأسلاك ، اترك بعض الركود في الأسلاك بين الفواصل. قم بإزالة فقاعات الهواء بين الفواصل باستخدام المسح ثم بلل الكاثود ب 400 ميكرولتر من محلول المنحل بالكهرباء.

ضع الكاثود على الفاصل العلوي المحاذي للأنود. ضع بعناية فاصلا من الفولاذ المقاوم للصدأ على الكاثود دون الإخلال بمحاذاة كومة الخلايا. ضع نوابض موجة من الفولاذ المقاوم للصدأ على الفاصل لاستيعاب تغيرات حجم الخلية وتراكم الضغط ، ثم أغلق التركيبات.

قم بتوصيل الكاثود والأنود لخلية البطارية بأطراف تدوير البطارية المقابلة. قم بتوصيل القطب المرجعي الليثيوم بالطرف الإضافي. قم بإنشاء ملفات تعريف الجهد لكل قطب كهربائي فيما يتعلق بزوجي الليثيوم.

قم بتطبيق تيار ثابت من خمسة ميكرو أمبير لمدة ست ساعات بين الكاثود والقطب المرجعي للقصدير مع قطع الجهد العلوي بمقدار أربعة فولت لعملية تثيد القصدير كهروكيميائيا. عند الانتهاء ، افصل الخلية عن أطراف تدوير البطارية ، واترك السلك المضطرب بالتوازن لمدة ساعتين. لتأكيد الترشيح الناجح ، قم بتوصيل القطب المرجعي الليثيوم بالطرف الإضافي ، وقطب القصدير المزين بالطرف السالب.

يجب أن يكون فرق الجهد بينهما قريبا من صفر فولت. للحصول على أطياف للخلية الكاملة ، أولا ، قم بتوصيل الجهد السالب وأطراف التيار لإحصائيات potentia بالأنود ، والمحطات الموجبة بالكاثود. قم بتدوير الزوجين الكهروكيميائيين على سعة جهد صغيرة أقل من خمسة مللي فولت باستخدام التيار المتردد أو الترددات المتغيرة ، مع رسم استجابة المعاوقة كمكون وهمي مقابل المكون الحقيقي.

بعد ذلك ، قم بتبديل الجهد السالب وأطراف التيار من الأنود إلى قطب سبائك الليثيوم ، واحصل على طيف من الكاثود مقابل قطب سبائك الليثيوم القصدير. أخيرا ، قم بتوصيل أطراف الجهد السالب والتيار بالأنود ، والمحطات الموجبة بقطب سبائك الليثيوم القصدير. تم الحصول على ملامح الجهد للخلية الكاملة ، ولكل قطب كهربائي فيما يتعلق بزوج الليثيوم.

تشير الإمكانات المتزايدة للقطب الموجب أثناء الشحن إلى الضعف. ويشير الجهد المتناقص للقطب السالب في المقابل إلى الليث. أظهر التحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية زيادة كبيرة في مقاومة القطب الموجب فيما يتعلق بالقطب المرجعي للقصدير المزين بعد تدوير البطارية 100 مرة ، ولكن زيادة طفيفة في مقاومة القطب السالب.

وهذا يعني أن الزيادة الإجمالية في المعاوقة كانت مدفوعة في الغالب بالزيادة في المعاوقة الإيجابية. يزيد ركوب الدراجات في ظروف الجهد الشديد من فرص طلاء الليثيوم على القطب السالب ، مما يتسبب في تحديات شديدة في السلامة. تجري تجارب إضافية لفهم حدوث طلاء الليثيوم من خلال تطوير بروتوكولات للتحقيق في بداية ترسب الليثيوم.

يمكن استخدام هذا النهج للحصول على معلومات داخلية حول سلوك القطب أثناء تقادم البطارية. يمكن أن تؤدي محاذاة سلك القصدير مع معادن مثل الصوديوم أو المغنيسيوم إلى توسيع تطبيق هذه التقنية على بطاريات الجيل الجديد.