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

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 מספר^2,3. חלק תגובות אלו צורכים Li - יון המלאי, לעיתים קרובות לגרום עלייה משמעותית אימפדנס של^6,75,4,תא. אובדן של Li-ion תוצאות גם משמרת נטו של הפוטנציאל משטח של אלקטרודות. ניטור של שינויי מתח על אלקטרודה בודדים ....

Protocol

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....

Results

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.

Discussion

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.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Insulstrip 220	Ambion Corporation	081607-1
נתרן הידרוקסיד (23% משקל)	Ambion Corporation	1310-73-2	תכולת Insulstrip 220
Furfuryl אלכוהול (10 wt%)	Ambion Corporation	98-00-0	תכולת Insulstrip 220
NCM523	TODA America	NM4100
C-45	טימקאל בע"מ
פוליווינילידן פלואוריד (PVdF)	סיגמא אולדריץ'	427152
Sn על חוט Cu	Kanthal	MELT # 24633	בהזמנה אישית
של מחזורי סוללות	Maccor USA	Series 2300
פוטנציוסטט	סולארטרון אנליטי	1470 E