מאמר שיטה

אלקטרודה הפניה Lithiated באתרו: אלקטרודה ארבע עיצוב עבור ספקטרוסקופיה עכבה בבית-operando

DOI:

10.3791/57375

⸱

12 בספטמבר 2018

 ,  , 
1Chemical Sciences and Engineering Division, Argonne National Laboratory

במאמר זה

סיכום

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

שילוב של אלקטרודות הפניה ב- li-ion סוללה מספק מידע חשוב להבהיר המנגנונים השפלה מתח גבוה. במאמר זה, אנו מציגים עיצוב התא יכול להכיל מספר אלקטרודות הפניה, יחד עם מכלול השלבים כדי להבטיח דיוק מירבי של הנתונים שהתקבלו במדידות אלקטרוכימי.

תקציר

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

הרחבת מתח ההפעלה של תוצאות סוללות ליתיום בפלט אנרגיה גבוהים יותר מהתקנים אלה. אולם, מתח גבוה, עשוי לעורר או להאיץ תהליכים מרובים אחראי דעיכה ביצועים לטווח ארוך. בהתחשב במורכבות של תהליכים פיזיקליים המתרחשים בתוך התא, זה הוא לעתים קרובות מאתגר כדי להשיג הבנה מלאה של הגורמים שורש זה בביצועים. הקושי נובע בחלקו העובדה כי לכל מידה אלקטרוכימי של סוללה יחזור תרומות משולב של כל הרכיבים בתא. תיאגוד אלקטרודה הפניה יכול לפתור חלק מהבעיה, שכן היא מאפשרת את תגובות אלקטרוכימיות בין הקתודה לאנודה בנפרד פתור. וריאציה בטווח מתח מנוסים על ידי הקתודה, לדוגמה, ניתן לציין שינויים בבריכה של ליתיום cyclable יונים בתא-המלא. התפתחות מבנית interphases רבים הקיימים הסוללה ניתן גם יהיה תחת פיקוח, על ידי מדידת התרומות של כל אלקטרודה כדי עכבה הכוללת התא. כזה שפע של מידע מגביר להישג ידם של ניתוח אבחון בסוללות li-ion ומספקת ערך הקלט אופטימיזציה של רכיבים תא בודד. בעבודה זו, אנו מציגים את העיצוב של תא מבחן המסוגלים להכיל מספר אלקטרודות ייחוס, נוכח אלקטרודות ייחוס המתאימות לכל סוג ספציפי של המדידה, המפרט את מכלול לעבד על מנת למקסם את הדיוק של תוצאות הניסוי.

מבוא

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

הביקוש צפיפות אנרגיה גבוהה ממצברי ליטיום (לאימייל) הוא נוהג מחקר להבנת גורמי היסוד המגבילות Li-ion תאים ביצועים1. מתח גבוה הפעולה של תאים המכילים דור חדש של מתכות מעבר בשכבות תחמוצת cathodes, גרפיט אנודות ואלקטרוליטים קרבונט אורגני משויכת תגובות טפיליות מספר2,3. חלק תגובות אלו צורכים Li - יון המלאי, לעיתים קרובות לגרום עלייה משמעותית אימפדנס של6,75,4,תא. אובדן של Li-ion תוצאות גם משמרת נטו של הפוטנציאל משטח של אלקטרודות. ניטור של שינויי מתח על אלקטרודה בודדים ....

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

פרוטוקול

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

1. בנוכחות אחר חוטי נחושת/פח

  1. חום מסחרית מתקבל פתרון חשפנות.
    1. יוצקים מסחרי כיתה תעשייתי בנוכחות אחר פתרון לתוך גביע פלדת אל-חלד (7.6 ס"מ קוטר ו 8.5 ס מ גובה) לעומק של-5 מ"מ מלמטה. מקם את הספל על פלטה חמה. להתחיל חימום קצב איטי של בערך 5 ° C/min.
    2. לטבול את צמד תרמי נייד בתוך תמיסת מקרוב לפקח על הרמפה טמפרטורה של הפתרון, להתאים את קצב חימום של הכיריים כדי לשמור על קצב חימום נדרש.
  2. הגדרת של כבל Cu/Sn על החגיגה עבור הכנת חוטים הפניה.
    1. הרוח חוט נחושת עבה בצורה של ג'יג (4 ס"מ ו- 7 ס מ). הר Cu מסחרי/Sn (או Cu טהור) חוט (25.4 מיקרומטר בקוטר), מצופה בשכבה דקה של Sn ו אלקטרונית מבודדים עם ציפוי פוליאוריתן) על גבי התוכנית כפ....

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

תוצאות

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

איור 2 הוא פרופיל נציג של החשמלי של אלקטרודות בודדות עם 1.2 מ' LiPF6 (FEC): EMC (5:95 w/w) בתור אלקטרוליט במהלך מחזורי הראשון והשני של היווצרות. איור 3 מראה EIS ספקטרום של התא לאחר שלושה מחזורי היווצרות בסוף הפרוטוקול הזדקנות מחזור החיים. היכולת re-lithiate האדומ להשיג EIS נתונים מסייע מעקב מדויק של עכבה שינויים אלקטרודה בודדים.

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

דיון

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

איור 2a פרופיל מתח התא מלא תוך 2b איור זה ולהראות 2 c מתח פרופילים התואמים את הצד החיובי, את האלקטרודה השלילית לעומת כמה Li/Li+ בזמן יחזור לתקנו התא מלא בין 3 ל- 4.4 V. ניתן לראות כפי התא מלא סריקות בין 3 ל- 4.4 V, האלקטרודה החיובית חוויות המתחים בין 3.65 V ו- 4.45 V את האלקטרודה השלילית שבין 0.65 V 0.05 V vs. Li/Li+ בהתאמה. במהלך הטעינה, מקטין הפוטנציאל (לעומת Li/Li+) של גדל חיובי המציין דה-lit.......

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

גילויים

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

המחברים אין לחשוף.

תודות

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

המחברים להכיר תמיכה כספית משרד האנרגיה האמריקני, Office של חיסכון באנרגיה, אנרגיה מתחדשת.

....

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

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Insulstrip 220Ambion Corporation081607-1
נתרן הידרוקסיד (23% משקל)Ambion Corporation1310-73-2תכולת Insulstrip 220
Furfuryl אלכוהול (10 wt%)Ambion Corporation98-00-0תכולת Insulstrip 220
NCM523TODA AmericaNM4100
C-45 טימקאל בע"מ
פוליווינילידן פלואוריד (PVdF)סיגמא אולדריץ'427152
Sn על חוט CuKanthalMELT # 24633בהזמנה אישית
של מחזורי סוללותMaccor USASeries 2300 
פוטנציוסטטסולארטרון אנליטי1470 E

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ma, D., Cao, Z., Hu, A. Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries: A Mini Review. Nano-Micro Letters. 6 (4), (2014).
  2. Jung, S. -K., et al. Understanding the Degradation Mechanisms of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Cathode Material in Lithium Ion Batteries. Advanced Energy Materials. 4 (1), 1300787(2014).
  3. Streipert, B., et al. Influence of LiPF6 on the....

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

in operando

מאמרים קשורים