En el electrodo de referencia Lithiated Situ: Diseño de cuatro electrodos para espectroscopía de impedancia In-operando

Summary

La incorporación de los electrodos de referencia en una batería de iones de litio proporciona información valiosa para aclarar los mecanismos de degradación en altos voltajes. En este artículo, presentamos un diseño de celda que se adapta a múltiples electrodos de referencia, junto con las fases de montaje para asegurar la máxima exactitud de los datos obtenidos en las mediciones electroquímicas.

Abstract

Que voltaje de funcionamiento de los resultados de las baterías Li-ion en salida de energía más alta se extiende desde estos dispositivos. Altos voltajes, sin embargo, pueden desencadenar o acelerar varios procesos responsables de la decadencia de rendimiento a largo plazo. Dada la complejidad de los procesos físicos que ocurren dentro de la célula, a menudo es difícil lograr un completo entendimiento de las causas de esta degradación del rendimiento. Esta dificultad surge en parte del hecho de que cualquier medición electroquímica de una batería devolverá las contribuciones combinadas de todos los componentes en la célula. Incorporación de un electrodo de referencia puede solucionar parte del problema, ya que permite las reacciones electroquímicas de cátodo y el ánodo a ser probadas individualmente. Una variación en el rango de tensión experimentada por el cátodo, por ejemplo, puede indicar alteraciones en la piscina de iones de litio así en la célula completa. La evolución estructural de las muchas interfases existentes en la batería también puede ser monitoreada, mediante la medición de las contribuciones de cada electrodo a la impedancia total del celular. Tal riqueza de información amplifica el alcance del análisis diagnóstico de las baterías de ion-litio y proporciona información valiosa para la optimización de los componentes individuales de la célula. En este trabajo, presentamos el diseño de una celda de prueba para acomodar múltiples electrodos de referencia y presente electrodos de referencia adecuados para cada tipo específico de medición, que detalla al conjunto de procesos para maximizar la exactitud de los resultados experimentales.

Introduction

La demanda de altas densidades de energía de las baterías de Li-ion (LIBs) es conducir la investigación hacia la comprensión de los factores fundamentales que limitan el rendimiento de células Li-ion¹. Operación de alto voltaje de las células que contienen una nueva generación de capas de transición de metal óxido cátodos, ánodos de grafito y carbonato orgánico electrolitos se asocia con varias parásitos reacciones^2,3. Algunas de estas reacciones consumen Li - inventario de ion y a menudo resultan en subida significativa de la impedancia de la celda^4,<....

Protocol

1. pela los cables de cobre/estaño

1. Calor había obtenido comercialmente solución de extracción.
   1. Vierta grado industrial comercial pelar solución en un vaso de acero inoxidable (7,6 cm de diámetro y 8,5 cm de altura) a una profundidad de aproximadamente 5 mm de la parte inferior. Coloque el vaso en una placa caliente. Comience a un ritmo lento de unos 5 ° C/min de calefacción.
   2. Sumerja un termopar portátil dentro de la solución cerca supervisar la rampa de temperatura de la solución y ajustar la velocidad de calentamiento de la placa caliente para mantener a la tasa de calentamiento requerido.
2. Configuración del cable Cu....

Results

Figura 2 es un perfil representativo de los voltajes de los electrodos individuales con 1,2 M LiPF₆ en (FEC): EMC (5:95 w/w) como el electrólito durante el primer y segundo ciclos de la formación. La figura 3 muestra los espectros EIS de la célula después de tres ciclos de formación y en el final del ciclo de vida envejecimiento protocolo. La capacidad de re-lithiate la RE obtener SIDA datos EIS en seguimiento preciso .......

Discussion

Figura 2a es el perfil de voltaje de la célula completo mientras figura 2b y 2C muestran perfiles de voltaje correspondiente al positivo y el electrodo negativo vs par Li, Li⁺ , mientras que la celda completa es un ciclo de entre 3 y 4.4 V. Se aprecia que mientras la célula completa explora entre 3 y 4.4 V, el electrodo positivo experimenta tensiones entre 3.65 V y V del 4.45 y el electrodo negativo entre 0,65 V y 0.05 V vs. .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Insulstrip 220	Ambion Corporation	081607-1
Hidróxido de sodio (23 % en peso)	Ambion Corporation	1310-73-2	Contenido de Insulstrip 220
Furfuryl Alcohol (10 % en peso)	Ambion Corporation	98-00-0	Contenido de Insulstrip 220
NCM523	TODA America	NM4100
C-45	Timcal Inc.
fluoruro de polivinilideno (PVdF)	Sigma Aldrich	427152
Sn sobre alambre de Cu	Kanthal	MELT # 24633
Cíclicor de batería	Maccor USA	Series 2300
Potenciostato	Solartron Analítico	1470 E