מאמר שיטה

סינתזה של אלקטרוליטים מבוססים נוזלים יוניים, הרכבה של סוללות Li-ion, ומדידות של ביצועים בטמפרטורה גבוהה

DOI:

10.3791/54864

⸱

20 בדצמבר 2016

 ,  , 
1Department of Chemistry, Boston University, 2Department of Biomedical Engineering, Boston University, 3Department of Medicine, Boston University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מתארים פרוטוקולים להכנת נוזל יוני מבוסס פוספוניום ואלקטרוליטים של מלח ליתיום ביס(טריפלואורומתאן)סולפונימיד, ולהרכיב סוללת תא מטבע ליתיום-יון שאינה דליקה ומתפקדת בטמפרטורה גבוהה.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

חוסר היציבות הכימית של אלקטרוליט המסורתית נותר נושא הבטיחות התקני אחסון אנרגיה בשימוש נרחב כגון סוללות ליתיום. סוללות ליתיום לשימוש במכשירים הפועלים בטמפרטורות גבוהות דורשות אלקטרוליטים יציבים תרמית שאינן דליקים. נוזלים יוניים (ILs), אשר הם שאינם דליקים, בלתי נדיף, תרמית מלחים מותכים יציבים, הם תחליף אידיאלי עבור אלקטרוליטים ממסים אורגני לנקודת רתיחה דליקה נמוכה המשמשים כיום היום. אנו בזאת לתאר את הנהלים: 1) לסנתז נוזלים יוניים ובי-di-phosphonium זיווג עם כלוריד או bis (trifluoromethane) sulfonimide (אניונים TFSI); 2) למדוד את המאפיינים ואת יציבות תרמית של נוזלים יוניים אלה על ידי סריקה calorimetry דיפרנציאלי (DSC) ו גרווימטריה תרמית (TGA); 3) למדוד את מאפייני אלקטרוכימי של הנוזלים היוניים ידי voltammetry המחזורי (CV); 4) להכין אלקטרוליטים המכילים bis ליתיום (trifluoromethane) sulfonamide; 5) למדוד את השיתוףnductivity של אלקטרוליטים כפונקציה של הטמפרטורה; 6) להרכיב סוללת תא בגודל מטבע עם שני של אלקטרוליטים יחד עם האנודה מתכת Li ואת הקתודה 2 LiCoO; ו -7) להעריך ביצועי סוללה ב 100 מעלות צלזיוס. אנחנו גם לתאר את האתגרים בביצוע כמו גם התובנות מלבצע ניסויים אלה.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

סוללות Li-ion הן התקנים להפוך את האנרגיה בין אנרגיה חשמלית ואנרגיה כימית לספק אמצעי נוח לאחסן ולספק אנרגיה על פי דרישה על-the-go. היום, Li-ion סולל לשלוט בשוק מוצרי האלקטרוניקה הניידת בגלל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהם מחדש chargeability, והם בעלי עניין עבור יישומים בקנה מידה גדולים מיוחדים, כגון למטה חור קידוח רכב. 1-5 סוללות מורכבים מארבעה מרכיבים עיקריים: הקתודה, האנודה, מפריד, ואלקטרוליטים. בעוד הכימיה של שתי אלקטרודות מכתיבה את צפיפות האנרגיה התיאורטית של הסוללה, את בטיחות טמפרטורת עבודה מוגבלת בעיקר על ידי החומר אלקטרוליט. 6-9 אלקטרוליטים אורגניים ממסים מבוססים קרבונט (למשל, קרבונט דימתיל (DMC) קרבונט אתילן (EC)) נמצא בשימוש נרחב סוללות ליתיום בשל הצמיגות הנמוכה שלהם, מוליכות גבוהות, מסיסות מלח ליתיום גבוה. יתר על כן, הקומבינה מסויםמשא של ממסי קרבונט (DMC / EC) מהווה גם ממשק אלקטרוליט מוצק ויציב (SEI), ובכך למנוע תגובות שפלות בין האלקטרוליט לבין אלקטרודה, וחיי סוללת הארכה. עם זאת, ממסים קרבונט סובלים נקודות רתיחה נמוכות ונקודות פלאש, הגבלת טמפרטורת הפעולה של סוללות ליתיום אל מתחת ל 55 מעלות צלזיוס, עם בעיות בטיחות חמורות פוטנציאל כשיש לקצר. 10,11

נוזלים יוניים הם קבוצה של מלחים שיש לטמפרטורת היתוך מתחת ל -100 מעלות צלזיוס. 12 בניגוד מלחים אנאורגניים טיפוסי, נוזלים יוניים להחזיק מגוון רחב נוזלי ויכול להיות נוזלי בטמפרטורת החדר. נוזלים יוניים מורכבים מרכזי קטיונים אורגנים אחת או יותר, כגון imidazolium, phosphonium, פירידיניום, או אמוניום לזווג עם אניון אנאורגניות או אורגניות, כגון methansulfonate, hexafluorophosphate, או הליד. 13,14 המגוון הרחב של שילובי קטיון ואת אניון האפשרייםמאפשר מספר רב של יצירות עם תכונות מתכוננות. בנוסף, האינטראקציות יוניות החזקות בתוך נוזלים יוניים לגרום ללחץ אד זניח, שאינו דליקה, וגבוהה יציבות תרמית אלקטרוכימיים. 15,16

החלפת אלקטרוליטים קונבנציונלי עם נוזלים יוניים היא פתרון אחד מטפל בבעיות הבטיחות טמונות סוללות ליתיום נוכחיות, ויכול לאפשר יישומים בטמפרטורות גבוהים. 17-27 כדי להדגים את שיטות עיבוד סינטטי וחומר הכלליים מנוצלות כדי לבנות סוללות ליתיום יון המכילות נוזלים יוניים עבור יישומים בטמפרטורות גבוהים, אנו מתארים את הסינתזה, תכונות תרמיות, ואפיון אלקטרוכימי של נוזלים יוניים ובי--phosphonium di לזווג גם עם כלוריד (Cl) או bis (trifluoromethane) sulfonimide (TFSI) אניון. ריכוזים שונים של ליתיום bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) ובהמשך מתווספים liqu phosphonium היונימזהים לתת אלקטרוליטים. בהתבסס על הביצועים של אלקטרוליטים TFSI phosphonium עם הוסיף LiTFSI לעומת אנלוגים כלוריד, תא מטבע נבנה עם או אלקטרוליטים מונו או di-phosphonium TFSI יחד עם האנודה מתכת Li ו LiCoO 2 קתודה. לבסוף, ביצועי הסוללה מוערך ב 100 מעלות צלזיוס במשך שתי סוללות תא בגודל מטבע שונים. הנהלים המפורטים, האתגרים בביצוע, ואת התובנות מלבצע ניסויים אלה יתוארו להלן.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1.Synthesis של ובי-Di-phosphonium נוזלים יוניים מתואמים עם כלוריד (Cl) ו Bis (trifluoromethane) sulfonimide (TFSI) אניונים

הערה: נוהל נוזלים יוניים מונו-phosphonium שמחזיקים בשלושה hexyl ושרשרת אלקיל decyl אחד סביב קטיון phosphonium מתואר, ואת הנוזל היוני זה באופן מקוצר כ- מונו-HexC10Cl. ההליך אותו חוזר על עצמו באמצעות 1,10-dichlorodecane להשיג את הנוזל היוני-phosphonium di בתשואה גבוהה, ואת הנוזל יוני זה באופן מקוצר כ- di-HexC10Cl.

  1. בעוד בתוך תא הכפפות תחת ארגון, לשקול את trihexylphosphine (8.3 גרם, 29 מילימול) בעזרת כוס pipet, ולחלק לתוך כלי לחץ קיר כבד. לאחר מכן, להוסיף 1-chlorodecane (5.22 גר ', 29.6 mmol) בעזרת כוס pipet לאותה אוניה. כיסוי או הכלי המכיל את התערובת עם תותב PTFE.
  2. מחממים את התערובת המתקבלת תחת ארגון ל -140 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות תוך ערבוב כדי להשיג מונו-HexC10Cl. התערובת תהיהלבוא צמיגה.
  3. מניחים את התערובת תחת ואקום גבוה ב 140 ° C תוך ערבוב ולהסיר כל חומר המוצא נדיפים הנותרים כדי להשיג את מונו-HexC10Cl גולמי.
    1. כדי לטהר, לחלץ את מונו-HexC10Cl מתערובת הגולמי באמצעות כ 10 מ"ל של 1: 1 dichloromethane (DCM) לפתרון נתרן כלורי רווי (מלח) ב משפך 250 מ"ל separatory. אסוף את שלב DCM. חזור על תהליך החילוץ שלוש פעמים.
    2. מערבבים את 15 מ"ל של פתרונות שנאספו DCM המכיל את המוצר, ו להתאדות ממס באמצעות המאייד רוטרי להשיג את המוצר מונו-HexC10Cl.
  4. ממיסים את מונו-HexC10Cl (7.75 גר ', 16.74 מילימול) ב 10 מ"ל של DCM ולהוסיף LiTFSI (6.25 גר', 21.76 mmol), טרום מומס ב 10 מ"ל של מים ללא יונים. כיסוי או התערובת המתקבלת ומערבבים אותו בטמפרטורת החדר למשך 24 שעות.
  5. חלץ את מונו-HexC10TFSI מהתערובת באמצעות משפך 250 מ"ל separatory מלא כ 20 מ"ל של DCM. חזור על השלוחהתהליך raction שלוש פעמים. מערבבים את פתרונות DCM.
  6. להוסיף 1-2 טיפות של 1 N אגנו 3 פתרון 1 מיליליטר של שלב DCM כדי לאשר את החיסול המוחלט של אניוני כלוריד מן השלב האורגני. משקע לבן יופק אם אניוני כלוריד להישאר פתרון. חזור על שלב החילוץ עד שלא משקעים לבן מופק.
  7. הוסף 1 גרם של נטול מי MgSO 4 לפתרון DCM, מערבב את התערובת, ולאחר מכן למזוג את פתרון DCM היבש. לאחר מכן, להתאדות הממס על ידי אידוי סיבובי. התשואה היא בדרך כלל יותר מ 98%.
  8. חזור על אותו הליך באמצעות 1,10-dichlorodecane להשיג שני נוזלים יוניים phosphonium-די, די-HexC10Cl ו di-HexC10TFSI, בתשואה גבוהה.
  9. לאפיין את הנוזלים היוניים באמצעות 1 H, 13 C, 19 F תמ"ג-כלורופורם deuterated (shift 7.24) ולהגיש את הדגימות עבור ניתוח יסודי וניתוח ספקטרומטריית מסה.

2. Characterization של נוזלים יוניים

  1. סריקה calorimetry דיפרנציאלי (DSC)
    1. תשקלי 5 עד 10 מ"ג של נוזלים יוניים (שיא מסת בפועל) ולהוסיף אותו למרכז של תבנית אפייה מדגם אלומיניום, אשר לאחר מכן הוא הרמטית. הקפד להשלים את השלב הזה בצורה יעילה כמו נוזלים יוניים הם hydroscopic והמשקל ישתנה אם נותר לעמוד.
    2. טען את מחבת מדגם מחבת פרקיו (הפניה) לתוך קלורימטר סריקת הפרש. הקפד למקם את מדגם והפאן התייחסות למיקום המתאים כפי שנקבע על ידי DSC הספציפי בשימוש.
    3. תוכנית רמפה טמפרטורה מחזור הקירור: 1) חום C -70 ° עד 200 ° C בשיעור חימום של 10 ° C / min, 2) מגניב -70 ° C בשיעור קירור של 5 ° C / min, ו -3) לחזור על האופניים החומים-מגניב שלוש פעמים.
    4. על ידי ניתוח העקבות התרמיות, לקבוע את נקודת ההתכה (T מ '), התגבשות (ג T)וטמפרטורות מעבר זכוכית (g T) (אם רלוונטי).
  2. גרווימטריה התרמית (TGA)
    1. נקה טרת מחבת הפלטינה על זרוע המטלטלין של TGA. הוסף 5 עד 10 מ"ג של נוזלים יוניים על המחבת. רק לגעת במחבת באמצעות פינצטה.
    2. מחממים את המדגם מ 20 כדי 500 מעלות צלזיוס בשיעור חימום של 10 ° C / min.
    3. זהה את טמפרטורת הפירוק שבו 10% ממשקל המדגם המקורי אבדה. עבור מחקרים יציבים לטווח ארוך, לחמם את המדגם בטמפרטורת סט במשך זמן ממושך ולנטר את אובדן המשקל.
  3. מדידות צמיגות
    1. עם טפטפת זכוכית, מקום 1 מ"ל של נוזלים יוניים על הבמה פלטייה של rheometer זן מבוקרת. ודא לוחית אלומיניום מכוסה באופן מלא עם נוזלים יוניים.
    2. השתמש בצלחת אלומיניום מקבילה בקוטר 20 מ"מ (או קונוס) ולהגדיר את הפער בין לוחית האלומיניום ואת המשטח העליון של tהוא לדגום להיות 1.0 - 2.0 מ"מ בכל הריצות.
    3. כדי למזער את ההשפעה של לחות באוויר, לבצע את המדידות בשקית כפפה מלאה בגז חנקן.
    4. לפני כל בדיקה, טרום גזירה המדגמת בשיעור גזירה של 100 הרץ למשך 10 שניות כדי לחסל כל זיכרון פיזי של המדגם, בצע בצעד שיווי משקל 15 דקות על מנת המדגם להגיע למצב מצב יציב.
    5. קבע את האזור viscoelastic ליניארי (LVR) דרך לטאטא זן תנודתית בתדירות קבועה (1 הרץ) עם משרעת המתח מן 0.1 ל -10%.
    6. בחר זן כי טמון LVR ולבצע לטאטא תדירות תנודתית מן 0.1 הרץ 10. קבע את הצמיגות המורכבת בתדר ומתח מסוים.
    7. בצע סריקת טמפרטורת תנודתית בשליטת תוכנת המכשיר מ 10 ° C עד 95 ° C עם במרווחים של 5 מעלות צלזיוס, שיווי משקל 1 דק 'בכל טמפרטורה. גדר לכאבה frequency, למשל, להיות 1.0% ו -1 הרץ, בהתאמה. צמיגויות קומפלקס בטמפרטורות שונות הוקראו.
  4. מדידות מוליכות
    1. לייבש את הנוזל היוני ב 100 מעלות צלזיוס תחת ואקום גבוה במשך 12 שעות כדי להסיר כמויות זעירות של לחות לפני הבדיקה.
    2. בתוך תא הכפפות תחת אווירת ארגון, עומס כ 4 מיליליטר של המדגם במבחנה, מקפיד להוסיף מספיק מדגם לטבול את הקלטת החישה של החללית המוליכה לחלוטין.
    3. השתמש בלוק חימום לשלוט על הטמפרטורה ולשמור על הבחישה במהלך המדידה לשמור הומוגניות.
    4. קרא המוליכות בכל אחת מהטמפרטורות לאחר זמן איזון 30 דקות.
  5. Voltammetry מחזורי (CV)
    1. להרכיב מערכת תלת-האלקטרודה ליתיום / ליתיום / פלטינה בתא הכפפות תחת אווירה ארגון.
    2. טעינת כלי עם נוזלים יוניים ולוודא כל האלקטרודות immersed בנוזל היוני. חותם את הכלי תחת ארגון.
    3. לאזן את הכלי בטמפרטורה הרצויה למשך 20 דקות. לטאטא את שיעור פוטנציאליים 1 mV / sec בין -0.2 V ו -6.5 V לעומת Li + / Li.

3. הכנה של אלקטרוליטים

  1. לייבש את הנוזל היוני תחת ואקום גבוה ב 80 מעלות צלזיוס למשך הלילה עם ערבוב קפדני על מנת להבטיח הסרה של כמויות זעירות של מים.
  2. יבש את LiTFSI ב 70 מעלות צלזיוס למשך שלושה ימים בתנור ואקום.
  3. מעבירים את הנוזל היוני נטול מים ומלח LiTFSI אל תא הכפפות.
  4. מוסיפים את הנוזל היוני (למשל, מונו-HexC10TFSI, 4.50 גרם, 6.4 מילימול) ו LiTFSI (1.83 גר ', 6.4 מילימול) אל הבקבוק בתנור יבשים המכיל בר ומערבבים. מערבבים את התערובת לילה עד שהוא הומוגנית כדי לקבל ריכוז של 1.6 M עבור אלקטרוליט.

4. ייצור של סוללת הליתיום יון

  1. בתא הכפפות תחת ארגון atmospכאן, במקום באביב אחד דיסק נירוסטה אחד בכובע התחתון של סוללת המטבע. מניחים אלקטרודה 2 12.7 מ"מ קוטר LiCoO (24 מ"ג) של הדיסק נירוסטה.
  2. משרי שתי חתיכות של המפרידים (ממברנות פוליפרופילן הנקבוביות) אלקטרוליט הנוזלי מעל מוכן היוני על 60 מעלות צלזיוס על פלטה חשמלית במשך 15 דקות.
  3. מוסיפים את אלקטרוליט נוזלי יוניים אל פני השטח של הקתודה LiCoO 2 עד החומר מכוסה באופן מלא עם אלקטרוליט (≈ 0.5 מ"ל).
  4. מניח את מפרידי טבול האלקטרוליט במרכז תא המטבע. לאחר מכן מוסיפים עוד כמה טיפות של אלקטרוליט נוזלי יוניים (כמה מיקרוליטר) על המפרידים.
  5. חותכים חתיכה של מתכת הליתיום בקוטר של 12.7 מ"מ בתא הכפפות. מניח את מתכת ליתיום על גבי המפרידים.
  6. כיסוי או תא בגודל מטבע ולאטום אותו עם מלחץ בתא הכפפות.
  7. מעביר את התא בגודל המטבע מקופסא הכפפה ולנוח התא במשך 12 שעות לפני ייזום הסוללת דואר / בדיקות אלקטרוכימיים.

5. ביצועים של הסוללה ב 100 מעלות צלזיוס

  1. מניח את תא המטבע בתנור הפעלה ב 100 מעלות צלזיוס, אשר יש חור קטן בקיר האחורי שבו הכבלים מתחנת הבדיקות אלקטרוכימיים כבר מושחלים. חבר את תא המטבע לתחנת הבדיקות אלקטרוכימיים.
  2. השאר את התא ב -100 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות כדי לאזן את הטמפרטורה.
  3. בחר אופני שחרור תשלום galvanostatic על תחנת הבדיקה אלקטרוכימיים. הגדר את מספר המחזור ל -500.
  4. הגדר את זרם טעינה ל -500 מיקרו-אמפר ואת הגבול העליון מתח ל -4.2 V. Set זמן מנוחה של 60 שניות ב 0 V לאחר כל תשלום.
  5. הגדר את השחרור הנוכחי ל -500 מיקרו-אמפר ואת מתח הגבול התחתון ל -3.0 V. Set זמן מנוחה של 60 שניות ב 0 V לאחר כל פריקה.
  6. התחילו את הרכיבה פורקי מטען בזרם של 500 מיקרו-אמפר בין 3.0 V ל -4.2 V באמצעות התוכנה. להעריך את ag פלט תשלוםזמן ainst.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הנוזלים היוניים, מונה-HexC10Cl ו di-HexC10Cl, הוכנו באמצעות תגובת nucleophilic, ותגובת חליפין הליד אחרת נתנו מונו-HexC10TFSI ו di-HexC10TFSI נוזלים יוניים, בהתאמה (איור 1 א). 14 כל ארבעת נוזלים יוניים היו נוזלים חסרי צבע וצמיג מעט (איור 1 ב). A 1 נציג H NMR של נוזלים יוניים מונו-HexC10TFSI מוצג באיור 1C, ויחד עם ספקטרומטריית מסה ונתונים ניתוח היסודות אישר את המבנה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הגישה שלנו לפיתוח טמפרטורה מהחומר שאינו דליקה הגבוהה סוללות ליתיום פונקציונליות כרוכה הסינתזה של אלקטרוליטים נוזלים יוניים חדשים והערכה הבאה שלהם בתאי מטבע טיפוסיים. באופן ספציפי, מונו-HexC10TFSI ו di-HexC10TFSI מבוסס אלקטרוליטים נבדקו בתא מטבע בעל האנודה מתכת Li ואת הקתודה 2 LiCoO. השלבים הקריטיים בתוך גישה זו הם: 1) לזהות את האלקטרוליט להוביל על פי סט של מפרטי עיצוב; 2) לשמור על יובש להבטיח שהמים לא להיכנס לתא; ו -3) לפתח נוהל הרכבת תא שמקנה סוללת עבודה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה נתמך בחלקו על ידי BU ועל ידי קונסורציום האנרגיה המתקדמת:

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
שמן סיליקוןSigma-Aldrich85409
אשלגן הידרוקסידSigma-Aldrich221473מאייד סיבובי קורוזיבי
BuchiR-124
משאבת ואקום גבוההWelch8907
חנקן, טוהר גבוה במיוחדAirgasNI UHP300גז דחוס
Tetrahydrofuran, מיוצב עם BHTPharmco-Aaper346000דליק. מיובש לפני השימוש.
דיכלורומתאןPharmco-Aaper313000דליק, רעיל.
משפך הפרדה (1 ליטר)פישר סיינטיפיק13-678-606
נתרן גופרתיסיגמא-אולדריץ'239313
אתנול,פארמקו-אפר111USP200דליק, רעיל.
משפך בוכנרפישר סיינטיפיקFB-966-F
מתנולPharmco-Aaper339000ACSדליק, רעיל.
טריאתילאמין (נטול מים)סיגמא-אולדריץ'471283רעיל, דליק, מזיק לסביבה
מזרק זכוכיתהמילטוןמסדרת
Deuterated chloroformIsotopes Laboratories, Inc.DLM-29-10
מכשיר תהודה מגנטית גרעיניתVarianV400
HydrogenAirgasHY HP300דליק מאוד.
הקסאנסPharmco-Aaper359000ACSרעיל, דליק.
קלורימטר סריקה דיפרנציאליתTA InstrumentsQ100
N,N-dimethylformamideSigma-Aldrich227056רעיל, דליק.
TrihexylphosphoneTCI אמריקהרעיל, דליק.
1-כלורודקןסיגמא-אולדריץ'רעיל, דליק.
ביס(טריפלואורומתאן) סולפונימיד מלח ליתיוםסיגמא-אולדריץ'הידרופילי
1,10-דיכלורודקןסיגמא-אולדריץ'רעיל, דליק.
אנליזה קגרמטרית תרמית (TGA)TA Q50מכשירי
קלורימטר סריקה דיפרנציאלית (DSC)TA Q100TA מכשירים
ריאומטר מתח מבוקרAR 1000 
מד מוליכות קונסורט,K912תאי 4 אלקטרודות
פוטנציוסטט/גלוונוסטטפרינסטון, מחקר יישומי VersaStat MC4 בדיקות אלקטרוכימיות
מפרידיםCelgard C480 פוליפרופילן/פוליאתילן
תאי מטבע CR2032MTI Corp.EQ-CR2032-CASE
LiCoO2 אלקטרודה MTI Corp.EQ-CR2032חומר קתודה
מתכת ליתיום אלפא Aesar10769חומר אנודה
נירוסטה מרווחMTI Corp.EQ-CR20-Spacer304-02קוטר 15.5 מ"מ x 0.2 מ"מ
קפיץ גלMTI Corp.EQ-CR20WS-Spring304
מכונת כיווץ תא מטבע חשמליMTI Corp.MSK-160D
תא כפפותMbraunללא מים, פעולה ללא חמצן
מוחלט חברת 1700 Cambridge רעיל TA, ,

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Armand, M., Tarascon, J. -M. Building better batteries. Nature (London). 451, 652-657 (2008).
  2. Linden, D., Reddy, T. B. Handbook of batteries. , 3rd edn, McGraw-Hill Education. (2002).
  3. Scrosati, B., Garche, J. Lithium batteries: Status, prospects and future. J. Power Sources. 195, 2419-2430 (2010).
  4. Goodenough, J. B., Park, K. -S. The Li-Ion Rechargeable Battery: A Perspective. J. Am. Chem. Soc. 135, 1167-1176 (2013).
  5. Scrosati, B., Hassoun, J., Sun, Y. -K. Lithium-ion batteries. A look into the future. Energ. Environ. Sci. 4, 3287-3295 (2011).
  6. Tarascon, J. -M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
  7. Goodenough, J. B., Kim, Y. Challenges for Rechargeable Li Batteries. Chem. Mater. 22, 587-603 (2010).
  8. Etacheri, V., Marom, R., Elazari, R., Salitraa, G., Aurbach, D. Challenges in the development of advanced Li-ion batteries: a review. Energ. Environ. Sci. 4, 3243-3262 (2011).
  9. Feng, X., et al. Thermal runaway features of large format prismatic lithium ion battery using extended volume accelerating rate calorimetry. J. Power Sources. 255, 294-301 (2014).
  10. Hammami, A., Raymond, N., Armand, M. Lithium-ion batteries: Runaway risk of forming toxic compounds. Nature. 424, 635-636 (2003).
  11. Xu, K. Nonaqueous liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries. Chem. Rev. 104, 4303-4417 (2004).
  12. Ohno, H. Electrochemical Aspects of Ionic Liquids. , John Wiley & Sons. (2005).
  13. Wasserscheid, P., Welton, T. Ionic Liquids in Synthesis. , Wiley-VCH. (2003).
  14. Wathier, M., Grinstaff, M. W. Synthesis and properties of supramolecular ionic networks. Journal of the American Chemical Society. 130, 9648-9649 (2008).
  15. Gebresilassie Eshetu, G., Armand, M., Scrosati, B., Passerini, S. Energy storage materials synthesized from ionic liquids. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 13342-13359 (2014).
  16. Armand, M., Endres, F., MacFarlane, D. R., Ohno, H., Scrosati, B. Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future. Nat. Mater. 8, 621-629 (2009).
  17. Xu, K. Electrolytes and interphases in Li-ion batteries and beyond. Chem. Rev. 114, 11503-11618 (2014).
  18. Sakaebe, H., Matsumoto, H. N-Methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PP13-TFSI) - novel electrolyte base for Li battery. Electrochem. Commun. 5, 594-598 (2003).
  19. Paillard, E., et al. Electrochemical and Physicochemical Properties of PY14FSI-Based Electrolytes with LiFSI. J. Electrochem. Soc. 156, A891-A895 (2009).
  20. Tsunashima, K., Sugiya, M. Physical and electrochemical properties of low-viscosity phosphonium ionic liquids as potential electrolytes. Electrochem. Commun. 9, 2353-2358 (2007).
  21. Nakagawa, H., et al. Application of nonflammable electrolyte with room temperature ionic liquids (RTILs) for lithium-ion cells. J. Power Sources. 174, 1021-1026 (2007).
  22. Fuller, J., Carlin, R. T., Osteryoung, R. A. The Room Temperature Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate: Electrochemical Couples and Physical Properties. J. Electrochem. Soc. 144, 3881-3886 (1997).
  23. Mun, J., et al. Electrochemical stability of bis(trifluoromethanesulfonyl)imide-based ionic liquids at elevated temperature as a solvent for a titanium oxide bronze electrode. J. Power Sources. 194, 1068-1074 (2009).
  24. Garcia, B., Lavallée, S., Perron, G., Michot, C., Armand, M. Room temperature molten salts as lithium battery electrolyte. Electrochim. Acta. 49, 4583-4588 (2004).
  25. Lewandowski, A., Świderska-Mocek, A. Ionic liquids as electrolytes for Li-ion batteries-an overview of electrochemical studies. J. Power Sources. 194, 601-609 (2009).
  26. Galiński, M., Lewandowski, A., Stępniak, I. Ionic liquids as electrolytes. Electrochim. Acta. 51, 5567-5580 (2006).
  27. Lin, X., et al. Thermally-responsive, nonflammable phosphonium ionic liquid electrolytes for lithium metal batteries: operating at 100 degrees celsius. Chem. Sci. 6, 6601-6606 (2015).
  28. Xu, K. Nonaqueous Liquid Electrolytes for Lithium-Based Rechargeable Batteries. Chem. Rev. 104, 4303-4418 (2004).
  29. Armand, M. Polymer solid electrolytes-an overview. Solid State Ionics. 9-10, 745-754 (1983).
  30. Meyer, W. H. Polymer electrolytes for lithium-ion batteries. Adv. Mater. 10, 439-448 (1998).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Ionic Liquid ElectrolytesLithium Ion BatteriesHigh Temperature PerformanceDifferential Scanning CalorimetryThermal Gravimetric AnalysisCyclic VoltammetryConductivity MeasurementsCoin Cell AssemblyCharge Discharge CyclingThermal Stability Analysis

מאמרים קשורים