Name: Herstellung von VB 2 / Air Cells für Elektrochemische Testing (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von VB₂/Air-Zellen für elektrochemische Tests mit Vanadiumdiborid als Anodenmaterial. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Mehr-Elektronen-Metall/Luft-Batterien mit hoher Energiedichte.

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Die Autoren bedanken sich bei der National Science Foundation Award 1006568 zur Finanzierung dieses Projekts zu bestätigen.

1. Vorbereitung Nano-VB 2 Nanoskopische VB 2 direkt aus elementarem Vanadium und Bor über Kugelmühle in einem 1:2-Molverhältnis synthetisiert. <ol><li> Reinigen Sie eine 50 ml Hartmetall Mahlgefäß und zehn 10-mm Wolframkarbidkugeln. Chemische unter Luft in einem Ofen bei 100 ° C für 1 Stunde, um das gesamte Wasser verdampft ist sicherzustellen. </li><li> Wischen Sie das Innere des Mahlgefäß keinen Rückstand bleibt gewährleisten, wiederholen Sie Schritt 1,1, wenn Rückstände sichtbar ist. </li><li> Spülen Sie das Vorzimmer eines Handschuhfach mit Argon 3x für jeweils 10 Minuten Zeit. Übertragen Sie die Mahlgefäß, Bälle und sauberen Spatel in die Argon gefüllten Handschuhfach. </li><li> Abwiegen Vanadium und Bor-Pulver in einem Molverhältnis von 1:2, 0.500 g Vanadium und 0,212 g Bor in der Fräs-jar, fügen Sie die Bälle, und verschließen Mahlgefäß. </li><li> Entfernen Sie den versiegelten Mahlgefäß aus dem Handschuhfach, legen Sie sie in einer Planeten-Kugelmühle auf 600 rpm und Mühle für 4 Stunden. </li><li> Nach completion, lassen Sie das Mahlgefäß auf Raumtemperatur, bevor Sie aus der Kugelmühle zu kühlen. </li><li> Spülen Sie das Vorzimmer eines Handschuhfach mit Argon 3x für jeweils 10 Minuten Zeit. Übertragen Sie die Mahlgefäß, Rundkolben, Paraffin Film, Spachtel und magnetischen Rührstab in das Handschuhfach. </li><li> Übernehmen Sie die Zirkoniumoxidbeschichtung auf die vorbereitete nanoscopic VB 2 wie folgt: <ol><li> Innen das Handschuhfach sammeln die nano-VB 2 vorher vorbereitet mit einem Spatel auf die Wände des Mahlgefäß bis der Großteil der Startmasse verwertet worden kratzen. Wiegen und Übertragen der gesammelten nano-VB 2 in einen Rundkolben. </li><li> Abwiegen 3,5 Gewichtsprozent Zirkoniumchlorid Vergleich zum gesammelt VB 2 und fügen Sie dann das Pulver in den Rundkolben mit den gesammelten Nano-VB 2. </li><li> In einem magnetischen Rührstab in den Kolben und mit Paraffin Film versiegeln die Öffnung vor dem Entfernen aus dem Handschuhfach. Alternativ kann einSeptum hat mit gleichwertigen Ergebnissen entfernen Rundkolben aus dem Handschuhfach verwendet worden. </li><li> Mit einem 10-ml-Spritze, übertragen 10 ml Diethylether in den Rundkolben. Schnell decken Sie das Loch mit der Spritze in der Paraffin-Film mit einem zusätzlichen Stück Parafilm erstellt. </li><li> Mischen Sie den Kolben auf einer Rührplatte für eine Stunde auf einem Medium Ihrer Wahl. </li><li> Nach einer Stunde dampft das verbleibende Diethylether aus der Nano-VB 2 unter Verwendung eines Rotationsverdampfers oder andere Pumpenkonfiguration bis beschichtete nano-VB 2 trocken erscheint. </li><li> Nach Zr beschichteten Nano-VB 2 vollständig trocken ist, zu sammeln. </li></ol></li></ol> 2. Herstellung der Elektrolytlösung <ol><li> Ein Gemisch aus 4 M KOH und 4 M NaOH-Lösung für die Verwendung als Elektrolyt. (HINWEIS: nur genug, um ein paar Wochen dauern Stellen wiederholen wie nötig, um neue Zellen zu bilden). Wässrige Hydroxid Elektrolyten aus NaOH und KOH wurden in der Vergangenheit in einem Konzentrationsbereich untersucht worden liefGing von 8 M gesättigt. Die Kombination von 4 M NaOH und 4 M KOH ergibt marginal verbessert hohe Leistung im Vergleich zu früheren Ergebnissen mit einem reinen NaOH Elektrolyten. </li></ol> 3. Demontage Zink / Luft-Batterien Siehe Tabelle der Regenten und Materialien für Details über Batterie-Hersteller und die Modellnummer. <ol><li> Öffnen des Zink / Luft-Zelle für die spätere Herstellung von VB 2 / Luft-Zellen. <ol><li> Erstellen Sie einen Schnitt in der Lippe der Knopfzelle Gehäuse mit Seitenschneider. </li><li> Crimp außen eingefasst von der Lippe nach außen. Nachdem er vollständig in der Zelle zweimal, sollte es leicht zu öffnen. </li><li> Mit einer Rasierklinge, Push-up an den Rändern der Kappe langsam, sanft zwingen die Zelle zu öffnen. HINWEIS: Es kann eine Weile dauern, um die Zelle zu öffnen. Seien Sie geduldig und vorsichtig, nicht zu knacken oder zu Beschädigungen an, wenn Sie diese Schritt. Die Zellen müssen erhalten bleiben. </li></ol></li><li> Vorbereiten des Akkus für den Einsatz <ol><li> Sobald die Zelle in zwei Teile (die Kappe und die unten) geöffnet wird beginnen, entfernen Sie vorsichtig die Zink-Anode Material aus der Kappe und in den Boden. </li><li> Entfernen Sie so viel wie möglich feste Zink mit der Rasierklinge. Kein Kratzen am Boden, es ist wichtig, dass keine Teile zu beschädigen. Der Separator (unten) und die Dichtung (Seiten) bilden einen einzigen deckenden Überlagerung, die leicht durch die Anwendung von zu viel Druck mit der Rasierklinge können punktiert werden. Piercing den Separator wird in eine Beschädigung der Kathode Luft führen. Darüber hinaus, wenn die Dichtung gestört die Zuverlässigkeit der Zelle elektrisch isoliert ist verloren. </li><li> Mit einem Wattestäbchen vorsichtig abwischen die restlichen Zink und Rückstände aus der Kappe, unten und Separator. </li><li> Reinigen Sie die Kappe und außerhalb der Zelle mit Isopropylalkohol. </li></ol></li></ol> 4. Herstellung eines 5 mAh Arbeiten Elektrode mit einer 70/30 Mischung trocken <ol><li> Mit synthetisiert Zr beschichteten Nano-VB 2 als aktive Materialienal, wiegen 0,0012 g pro Elektrode hergestellt (in der Regel 5 - 10 Zellen zu einem Zeitpunkt getestet) und Transfer in einem Mörser und Stößel. </li><li> In 30% der gewogen VB 2, 0,0005 g Graphit Ruß (pro Elektrode), um das aktive Material in den Mörser und Pistill zermahlen und für 30 min. </li><li> Stellen Sie sicher, dass es keine großen, sichtbaren Clustern von Material und sammeln Pulver. </li><li> Abwiegen etwa 0,0017 g der Mischung pro 70/30-powder sauber Elektrodenkappe mit einem Spatel. (Wenn der Vorbereitung mehrere Zellen zu einem Zeitpunkt, da sonst das Material in der Elektrode cap). </li><li> In einen einzigen Tropfen Isopropylalkohol jeder Kappe und wirbeln Pulver mit einem Spatel oder andere kleine Spitze, bis keine Klumpen gibt und Suspension wird gleichmäßig über die Oberseite der Kappe verteilt. </li><li> Erlauben Elektroden für 30 min trocknen. </li></ol> 5. VB 2-Air Cell Assembly - chemische Verfahren <ol><li> Montieren Zellen in umgekehrter vom Zink / air Zelle mit der Arbeitselektrode, Kappe, auf den Kopf. </li><li> Organisieren Sie jede Zelle (die 5 - 10 getestet) in zwei Reihen, die Kappen in einem und die entsprechenden Böden in der anderen. Überprüfen Sie jeden Kappe, um sicherzustellen, dass die Anode Material gleichmäßig verteilt und nicht rissig. </li><li> In 27 ul 4 M KOH / 4 M NaOH Elektrolyt Mischung auf jedem Separator. </li><li> Entfernen Sie vorsichtig überschüssiges Elektrolyt aus den Böden mit Baumwolle tupfte nur einmal innerhalb der Unterseite. </li><li> Entfernen Sie vorsichtig jede der Böden, drehen sie um, und legen Sie sie auf der Oberseite der Kappen, so dass die anodische Material in Kontakt mit dem Elektrolyten. </li><li> Üben Sie Druck und versiegeln mit einem schnell trocknenden Epoxy. </li></ol> 6. Nano-VB 2 / Air Cell Testing <ol><li> Nachdem der Herstellungsprozess beendet ist, erfolgt die Zellen auf einem Gestell oder Entladung Batteriehalter. </li><li> Erlauben jede Zelle einen ersten Schritt des restlichen zehn Minuten, um sicherzustellen, dass die Zellen vor äquilibrieren Entladung. </li><li> EntlastungZellen bei einer konstanten Belastung von 3,000 Ω (oder eine alternative gewünschte Last) mit einem Batterie-Tester. </li><li> Nach der Äquilibrierung Schritt eine Messung des Ruhepotential. </li><li> Dann unter einer konstanten Last entladen, bis eine Spannung von 0,4 Stoppen V erreicht ist. </li><li> Coulomb-Wirkungsgrad kann dann durch den Prozentsatz der gemessenen Kapazität im Vergleich zu dem theoretischen Anode elf-Elektronen-Entladekapazität von 4.060 Ah kg -1 berechnet werden. </li></ol>

<ol><li>Linden, D., Reddy, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLinden%2C+D+%22Handbook+of+Batteries%22">Handbook of Batteries</a>. , 4th, McGraw-Hill. New York. (2010).</li>
<li>Rogulski, Z., Czerwin'ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathode+Modification+in+the+Leclanche%27+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Cathode Modification in the Leclanche' Cell.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).</li>
<li>Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+air+cathodes+for+zinc+-+air+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A review on air cathodes for zinc - air fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).</li>
<li>Yu, X., Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+capacity+alkaline+super-iron+boride+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">High capacity alkaline super-iron boride battery.</a> Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energetic+Iron%28VI%29+Chemistry%3A+The+Super-Iron+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery.</a> Science. 285, 1039-1042 (1990).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+aluminum+batteries%3A+a+step+towards+derivation+of+superbatteries%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).</li>
<li>Licht, S., Myung, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorinated+Graphites+as+Energetic+Cathodes+for+Nonaqueous+Al+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochem.+Solid-State+Lett%22%5BJournal%5D)">Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).</li>
<li>Licht, S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+power+BaFe%28VI%29O4%2FMnO2+composite+cathode+alkaline+super-iron+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries.</a> Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).</li>
<li>Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Specific+Power+Electrochemistry%2C+Exemplified+by+Al%2FMnO4-+and+Cd%2FAgO+Redox+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aluminum%2FSulfur+Battery+Discharge+in+the+High+Current+Domain%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain.</a> J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).</li>
<li>Gao, X. -P., Yang, H. -X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-electron+materials+for+high+energy+density+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+and+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Multi-electron materials for high energy density batteries.</a> Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).</li>
<li>Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Borides%3A+Competitive+High+Capacity+Anode+Materials+for+Aqueous+Primary+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).</li>
<li>Licht, S., Yu, X., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Alkaline+Redox+Couple%3A+Chemistry+of+the+Fe6%2B%2FB2-+Super-iron+Boride+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery.</a> Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renewable+Highest+Capacity+VB2%2FAir+Energy+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage.</a> Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).</li>
<li>Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+Facilitated+Charge+Transfer+and+Voltage+of+a+High+Capacity+VB2+Anode%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode.</a> Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).</li>
<li>Licht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-VB2+Synthesis+from+Elemental+Vanadium+and+Boron%3A+Nano-VB2+Anode%2FAir+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State+Letters%22%5BJournal%5D)">Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).</li>
</ol>

Die Autoren sind Chris Rhodes, Ruben Lopez, Xuguang Li, Mahesh Waje und Matthew Mullings Mitarbeiter Lynntech Inc.

Der Bau des VB 2 / Luft-Batterie auf diese Weise bietet die Möglichkeit zu studieren und erforschen die elf Elektronen pro Molekül, die Charge-Transfer tritt damit die Möglichkeit für einen neuen Akku mit hoher Kapazität. Wenn erhaltenen Ergebnisse zeigen nicht reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten, dass alle von der Zinkanode aus der Batterie entnommen wurde, dass es eine gleichmäßige Verteilung des aktiven Materials auf der Kappe, und daß die Zellen ordnungsgemäß ohne Leckagen verklebt. Wenn ein Probl...

Vanadium Diborid als Anode hat eine der höchsten volumetrischen Ladekapazität aller Anodenmaterial. Dieses Protokoll stellt eine Methode zur Untersuchung dieses faszinierende Material. Metallisches Zink ist die vorherrschende Anodenmaterial in primären wässrigen Systemen durch Zinkmetall High Zwei-Elektronen volumetrischen und gravimetrischen Ladung Speicherkapazitäten von 5,8 kAh L -1 und 820 Ah kg -1. * Die Zink-Kohle-Batterie, bekannt als Leclanché die Zelle, wurde zum ersten Mal im 19. Jahrhundert eingeführt, die Kombination einer Anode aus Zink mit einem Mangandioxid (Kohlenstoff Stromabnehmer) Kathode in einer Chlorid-Elektrolyt 1. Die gemeinsame alkalische Batterie nutzt dieselbe Paar, aber ersetzt die Chlorid Elektrolyten mit einer wäßrigen Alkali-Elektrolyt. Zusammen Zink-Kohle-und Alkali-Batterien umfassen die Mehrheit der primären Batterien verkauft 1. Wenn die Mangandioxidkathode im alkalischen Zelle ersetzt wirddurch einen Luft-Kathode werden wesentlich höhere Energiespeicherkapazitäten erreicht. Diese Zink-Luft-Batterie nutzt Sauerstoff aus der Luft, und wird häufig in Hörgeräte-Batterien 1-3 gefunden. Unsere Suche nach höherer Kapazität Batteriespeicher wurde auf Materialien, die mehrere Elektronen pro Molekül 4-11 übertragen können konzentriert. Unter der Vielzahl von Redox-Paare, die wir untersucht haben, steht VB 2 out als außerordentlicher alkalischen Anode freisetzen kann 11 Elektronen pro VB 2, mit volumetrischen und gravimetrischen Kapazitäten von 20,7 kAh L -1 und 4060 Ah kg -1 sind. * In 2004 Yang und Mitarbeiter berichteten über die Entlastung der VB 2, sondern auch dokumentiert den erweiterten Bereich, in dem VB 2 ist anfällig für Korrosion in alkalischen Medien 12. Im Jahr 2007 berichteten wir, dass eine Beschichtung auf der VB 2-Teilchen diese Korrosions-13 verhindert, was zu einer Demonstration der VB 2 / Luft-battery in 2008 14. In diesem Beitrag stellen wir ein Protokoll verwendet, um neue Metall / Luft-Systeme, die die Technologie bereits für die Zink / Luft-Zelle entwickelt, um den VB 2 / Luft-Zelle angelegt zu untersuchen. A 2 nanoscopicVB Anode als hochenergetische hoher Leistungsdichte Anode Lage ist, eine ein elf-Elektronen-Oxidationsreaktion zu der theoretischen intrinsischen Kapazität von 4060 Ah dargestellt kg -1 bei erhöhter Batteriespannung und Batterie Belastbarkeit. Die VB 2 / Luft-Paar verwendet einen alkalischen Elektrolyten KOH / NaOH, unter Verwendung des gleichen Sauerstoff-Luft-Kathode aus der Zink / Luft-Zelle 1 extrahiert. Der Kohlenstoff Elektrokatalysator Kathode während der Entladung nicht verbraucht. Es besteht ein Bedürfnis nach einem besseren Verständnis der VB 2 / Luft-System, um eine weitere Verbesserung der Leistung der Zelle. Die Eigenschaften und Leistung von nanoskopischen VB 2 Materialien erkundet mit t werdener Zellenanordnung der Zink / Luft-Zelle 15,16. Elektrochemische Prüfung kann für nanoskopische VB 2 durchgeführt werden Performance durch den Prozent Effizienz vergleichen zu verschiedenen Preisen.

<table><tbody><tr><td colspan="4">MATERIALS</td></tr><tr><td>Boron</td><td>Alfa Aesar</td><td>11337</td><td></td></tr><tr><td>Diethyl Ether</td><td>J.T. Baker</td><td>9244-06</td><td>4L</td></tr><tr><td>Epoxy</td><td>Loctite</td><td></td><td>Heavy Duty 5 min Abbindezeit</td></tr><tr><td>Isopropylalkohol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panasonic 675 Zink/Luft-Zelle </td><td>Panasonic</td><td>PR675H</td><td>Made in Japan ( </td></tr><tr><td>C-NERGY Super C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>Graphitic carbon black</td></tr><tr><td>Vanadium</td><td>Aldrich</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>Vanadium Diboride</td><td>American Elements</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>Zirconium Chloride</td><td>Spectrum</td><td>Z20001<</td><td></td></tr><tr>td colspan="4">EQUIPTMENT</td></tr><tr><td>50-mL Rundkolben</td><td>Fisher Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>Zenitschneiderzange</td><td>Baumarkt</td><td></td><td></td></tr> Heiz<tr><td>-/Rührplatte</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>Handschuhfach</td><td>Labconco</td><td>Precision Basic</td><td></td></tr><tr><td>Ten 10-mm-Hartmetallkugeln</td><td>Lab Synergy</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>Hartmetall-Fräsbehälter</td><td>Lab Synergy</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>Rasierklinge</td><td>Baumarkt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Retsch PM 100 Planetenkugelmühle</td><td>Retsch</td><td>205400003</td><td></td></tr><tr><td>Rührstab</td><td>VWR International</td><td>58947-140</td><td></td></tr></tbody></table>

herstellung von vb<sub&gt; 2</sub&gt; / air cells für elektrochemische testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Eine Technik, um die Eigenschaften und die Leistung der neuen Multi-Elektronen aufweisenden Metall / Luft-Batterie Systeme untersuchen vorgeschlagen und präsentiert. Ein Verfahren zur Synthese von nanoskopischen VB 2 sowie Schritt-für-Schritt-Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung Zirkonoxid zu den VB 2-Partikel zur Stabilisierung bei der Entlassung präsentiert. Das Verfahren für die Demontage der vorhandenen Zink / Luft-Zellen gezeigt, die neben den Bau des neuen Arbeitselektrode, die herkömmliche Zink / Luft-Zelle mit einer Anode der nanoskopischen VB 2 Anode ersetzen. Schließlich wird eine Entladung der fertigen VB 2 / Luft-Batterie beschrieben. Wir zeigen, dass die Verwendung der Zink / Luft-Zelle als Prüfstand ist nützlich, um eine konsistente Konfiguration, um die Leistung der High-Energie mit hoher Kapazität nanoscopic VB 2 Anode studieren zu stellen.

Elektrochemische Tests durchgeführt, um die Leistung von VB 2 / Luft-Batterien zu bestimmen. Die Ergebnisse für mehrere Zellen erhalten den Nachweis für die Reproduzierbarkeit der Leistung der Zelle. Abbildung 1 vergleicht die VB 2 / Luft-Batterien während einer 3.000 Ohm (links) und 1.000 Ohm (rechts) Entladung. Beachten Sie, dass die Entladespannung, sowie der Anteil des 4.060 Ah -1 intrinsische Kapazität KG höher mit nanoskopischen VB 2 Anode gegenüber der ...

Ein Protokoll wird präsentiert, um Multi-Elektronen-Metall / Luft-Batterie-Systeme mit früheren Technologie für die Zink / Luft-Zelle entwickelt studieren. Elektrochemische Prüfung wird dann hergestellt Batterien durchgeführt, um die Leistung zu bewerten.

Herstellung von VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cells für Elektrochemische Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, nachweisbar eine metallluft-Batterie mit hoher Kapazität unter Verwendung von Vanadiumdiborid als Anodenmaterial darzustellen. Dies wird erreicht, indem nanostrukturiertes Vanadiumdiborid synthetisiert wird, das bis zu 11 Elektronen pro Molekül abgeben kann, im Gegensatz zum niederkapazitiven Zinkmetall in einer herkömmlichen Zink-Luft-Zelle, das nur zwei Elektronen pro Molekül abgeben kann. Als zweiter Schritt wird eine herkömmliche Zink-Luft-Zelle auseinandergenommen, um das Anodenmaterial entfernen zu können.Anschließend wird die Zelle mit Vanadiumdiborid wieder zusammengesetzt, und ihre Entladungseigenschaften werden gemessen. Es werden Ergebnisse zur Leistung und Effizienz der Vanadiumdiborid-Luftbatterie erhalten. Im Vergleich zu einem theoretischen Maximum zeigt ein einheitlicher Prüfstand reproduzierbar eine hohe Energiedichte für Anodenmaterialien von Vanadiumdiborid-Luftbatterien.Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der Dreielektroden-Optometrie besteht darin, dass sie es Ihnen ermöglicht, direkt das Anodenmaterial zu untersuchen und dessen Eigenschaften zu analysieren. Diese Methode trägt dazu bei, zentrale Fragen im Bereich der Mehrfachelektronenspeicherung zu beantworten, indem sie einen direkten Weg bietet, um neue Materialien zu testen und zu untersuchen. In der Regel haben Personen, die neu in dieser Technik sind, Schwierigkeiten beim Zerlegen der kommerziellen Zink-Luft-Zelle, was recht kompliziert ist.Dieser Prozess muss äußerst sorgfältig durchgeführt werden. Nanoskopisches Vanadium-IDE wird über ein Kugelmahlverfahren synthetisiert. Zunächst werden ein 50-Milliliter-Mahlbecher aus Hartmetall und 10 Hartmetallkugeln mit einem Durchmesser von jeweils 10 Millimetern zur Reinigung eine Stunde lang bei 100 Grad Celsius im Ofen unter Luftatmosphäre getrocknet.Wenn abgekühlt, das Innere des Mahlbehälters säubern, um sicherzustellen, dass kein Rückstand verbleibt. Danach den Vorkammerbereich eines Handschuhkastens dreimal für jeweils 10 Minuten mit Argon spülen. Anschließend die Mahlkugeln und einen sauberen Spatel in den mit Argon gefüllten Handschuhkasten überführen.Wiegen Sie Vanadium- und Borpulver im molaren Verhältnis eins zu zwei in den Mahlbecher ab. Geben Sie die Mahlkugeln in den Mahlbecher und verschließen Sie ihn. Nehmen Sie den Mahlbecher aus der Handschuhbox und setzen Sie ihn in eine Planetarymühle ein.Stellen Sie die Mühle auf 600 U/min ein und mahlen Sie vier Stunden lang. Lassen Sie den Mühltiegel auf Raumtemperatur abkühlen, bevor Sie ihn aus der Kugelmühle entfernen. Spülen Sie erneut die Schleusenkammer einer Handschuhbox dreimal mit Argon, jeweils zehn Minuten lang, und überführen Sie den Mühltiegel, einen Rundkolben, Paraffinfolie, einen Spatel und einen magnetischen Rührstab in die Handschuhbox.Um die Zirkoniumoxid-Beschichtung auf das Vanadiumdiborid aufzubringen, verwenden Sie zunächst einen Spatel, um die Wände des Mahlbechers abzukratzen, bis der Großteil der Ausgangsmasse in ein Saugboot überführt wurde. Wiegen Sie das gesammelte nano-Vanadiumdiborid ab und geben Sie es in einen Rundkolben. Wiegen Sie 3,5 Gew.-% Zirkonchlorid im Vergleich zum gesammelten Vanadiumdiborid ab und geben Sie das Pulver in den Kolben. Geben Sie einen magnetischen Rührstab in den Kolben und verschließen Sie den Kolben mit Paraffinfolie.Nehmen Sie den Kolben aus der Handschuhbox. Verwenden Sie eine 10-Milliliter-Spritze, um 10 Milliliter Diethylether in den Kolben zu überführen. Decken Sie die von der Spritze erzeugte Öffnung schnell mit einem zusätzlichen Stück Folie ab.Stellen Sie den Kolben auf ein Rührgerät und rühren Sie eine Stunde lang bei mittlerer Geschwindigkeit um. Nach einer Stunde verdampfen Sie mit einem Rotationsverdampfer das verbleibende Dathylether vom Nanovandiborid, bis es trocken erscheint. Sobald es vollständig trocken ist, sammeln Sie es zur Verwendung ein.Zu diesem Zeitpunkt frisch zubereiteten achtmolaren Kaliumhydroxid-Natriumhydroxid-Elektrolyten beschaffen, der aus viermolarem Kaliumhydroxid und viermolarem Natriumhydroxid besteht. Eine Zink-Luft-Zelle öffnen, indem mit einer Seitenschneiderzange ein Schnitt in den Rand des Münzzellen-Gehäuses gemacht wird. Anschließend die Außenkanten des Randes nach außen umlegen.Umkreisen Sie die Zelle vollständig zwei Mal, wodurch sich diese anschließend leicht öffnen lassen sollte. Benutzen Sie eine Rasierklinge, um langsam auf die Ränder der Kappe zu drücken und die Zelle vorsichtig zu öffnen. Seien Sie geduldig und achten Sie darauf, während dieses Schritts keine Teile zu beschädigen oder zu beschädigen.Wenn die Zelle in zwei Teile getrennt ist, entfernen Sie mit einem Rasierklingen vorsichtig so viel wie möglich vom Zinkanodenmaterial aus beiden Teilen, wobei der untere Teil einen Trenner und die Kappe enthält. Kratzen Sie nicht am Boden. Es ist wichtig, keine Teile zu beschädigen.Verwenden Sie einen Wattestäbchen, um das verbleibende Zink und Rückstände vorsichtig von der Kappe und vom Separator zu entfernen. Reinigen Sie die Kappe und die Außenseite der Zelle mit Isopropylalkohol. Beginnen Sie die Herstellung der Elektroden, indem Sie 1,2 Milligramm zirkoniumbeschichtetes Vanadiumdiborid pro Elektrode abwiegen.Überführen Sie dies in ein Mörser und Pistill. Geben Sie eine Masse an IC-Kohlenstoffruß, die 30 % des gesamten anodischen Materials entspricht, in den Mörser und verreiben Sie die Mischung 30 Minuten lang. Stellen Sie nach Beendigung des Mahlvorgangs sicher, dass keine großen sichtbaren Materialansammlungen vorhanden sind, bevor Sie das Pulver sammeln.Übertragen Sie etwa 1,7 Milligramm der 70-30-Pulvermischung pro sauberem Elektrodenkäppchen in das Käppchen. Geben Sie mit einem Spatel einen einzigen Tropfen Isopropylalkohol zu jedem Käppchen hinzu und wirbeln Sie das Pulver mit einer kleinen spitzen Spitze so lange, bis keine Klumpen mehr vorhanden sind und die Suspension gleichmäßig über die Oberseite des Käppchens verteilt ist.Lassen Sie die Elektroden 30 Minuten trocknen. Stellen Sie dann jede Zelle mit ihrer umgedrehten Kappe neben den entsprechenden Boden. Überprüfen Sie jede Kappe, um sicherzustellen, dass das Anodenmaterial gleichmäßig verteilt und nicht rissig ist.Geben Sie 27 Mikroliter der Elektrolytmischung in jedes Bodenteil. Nehmen Sie einen Wattestäbchen und tupfen Sie einmal vorsichtig in den Böden, um überschüssigen Elektrolyt zu entfernen. Nehmen Sie vorsichtig jedes Bodenteil, drehen Sie es um und platzieren Sie es auf der Kappe, sodass das anodische Material mit dem Elektrolyt in Kontakt kommt.Drücken ausüben und mit einem schnell trocknenden Epoxidharz versiegeln. Sobald der Herstellungsprozess abgeschlossen ist, die Zellen auf einen Entladeständer stellen und 10 Minuten ruhen lassen, um eine Gleichgewichtseinstellung vor der Entladung sicherzustellen. Danach eine Messung des Leerlaufpotentials vornehmen.Danach die Entladung einer Zelle bei einer konstanten Last von 3000 Ohm mit einem Batterietester messen. Hier dargestellt sind die Ergebnisse mehrerer Zellen während der Entladung unter einer Last von 3000 Ohm. Die vertikale Achse zeigt die Spannung an.Die horizontale Achse zeigt die Entladeeffizienz, die ein Prozentsatz der maximalen theoretischen Kapazität von 4.060 Amperestunden pro Kilogramm ist. Die oberen Kurven entsprechen Zellen mit nanoskopischem Vanadiumdiborid. Diese weisen im Vergleich zu den unteren Kurven, die Zellen mit makroskopischem Vanadiumdiborid entsprechen, höhere Entladespannungen und eine höhere intrinsische Kapazität auf.Hier ist ein ähnlicher Verlauf für eine 1000-Ohm-Last dargestellt. Auch hier zeigen die Zellen mit dem nanoskopischen Material eine bessere Leistung. Beide Abbildungen liefern Belege für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.Diese Darstellung zeigt die Spannung als Funktion der Zeit für eine Zelle mit makroskopischem Vanadium-Diorit in Blau im Vergleich zur Leistung einer leeren Zelle in Rot. Diese Daten zeigen die Entladung einer Zelle, die 20 Milliamperestunden Zink-Anodenmaterial enthält. Um diese Messung durchzuführen.Eine Zinkbatteriezelle wurde zunächst entleert und anschließend wurde das Zink erneut eingeführt. Dies zeigt die Eignung der gereinigten Batterie als Prüfstand für die Vanadium-Diorit-Anode. Hier wird die makroskopische Vanadium-Diorit-Zellkurve in grün mit einer Zelle verglichen, die eine Anode aus reinem gepressten Kohlenstoff enthält.Dieses abschließende Bild zeigt die Leistung einer Vanadium-Diorit-Zelle mit beabsichtigten Zinkverunreinigungen. In der Knotenbemerkung sind die Entladeplateaus zu erkennen. Das Fehlen dieser Plateaus in den mit dem Protokoll hergestellten Zellen ist ein Hinweis darauf, dass sie keine signifikante Zinkkontamination enthalten.Indem man dieses Verfahren befolgt, können weitere Methoden wie die elektrische Impedanzspektroskopie durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen wie den Innenwiderstand im Elektrolyten und im Aktivmaterial zu beantworten.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

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