Il trattamento degli elettrodi non acquosi è fondamentale per la costruzione di celle a bottone e la valutazione di nuove chimiche di elettrodi per batterie agli ioni di litio. Viene fornita una guida passo passo alle pratiche di base necessarie come ingegnere elettrochimico che lavora con le batterie in un ambiente sperimentale accademico.
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Articolo metodologico
Non acquoso Processing elettrodi e Costruzione di celle agli ioni di litio Coin
In questo articolo
Sommario
Abstract
La ricerca di materiali nuovi e migliorati da utilizzare nelle batterie agli ioni di litio (LIB) richiede una controparte sperimentale a qualsiasi analisi computazionale. I test delle batterie agli ioni di litio in ambito accademico hanno assunto diverse forme, ma al livello più elementare si trova la costruzione delle celle a bottone. Nella tradizionale preparazione dell'elettrodo LIB, un impasto multifase composto da materiale attivo, legante e additivo conduttivo viene colato su un substrato. Un disco di elettrodi può quindi essere perforato dal foglio essiccato e utilizzato nella costruzione di una cella a bottone per la valutazione elettrochimica. L'utilizzo del potenziale del materiale attivo in una batteria dipende in modo critico dalla microstruttura dell'elettrodo, poiché un'appropriata distribuzione dei componenti primari è fondamentale per garantire una conduttività elettrica, una porosità e una tortuosità ottimali, in modo da ottimizzare l'interazione elettrochimica e di trasporto. Le fasi di lavorazione che vanno dalla combinazione di polvere secca, miscelazione a umido ed essiccazione possono influenzare in modo critico le interazioni multifase che influenzano la formazione della microstruttura. La tastatura elettrochimica richiede la costruzione di elettrodi e celle a bottone con la massima cura e precisione. Questo articolo mira a fornire una guida passo passo al trattamento degli elettrodi non acquosi e alla costruzione di celle a bottone per batterie agli ioni di litio in un ambiente accademico e con particolare attenzione alla decifrazione dell'influenza dell'essiccazione e della calandratura.
Introduzione
Le batterie al litio rappresentano una fonte promettente per soddisfare le sempre crescenti esigenze dei dispositivi di accumulo dell'energia 1-4. Il miglioramento della capacità di LIBS avrebbero non solo migliorare l'effettiva gamma di veicoli elettrici 5,6, ma anche migliorare il loro ciclo di vita, riducendo la profondità di scarico, che a sua volta aumenta la vitalità delle LIBS per l'utilizzo in applicazioni di storage di energia griglia 7.
Originariamente utilizzato per apparecchi acustici nel 1970 8, coin cells oggi sono comunemente utilizzati per lo sviluppo e la valutazione....
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Protocollo
Si deve usare cautela quando si utilizza qualsiasi dei solventi, reagenti, o polveri secche utilizzati in questo protocollo. Leggi tutte le schede di sicurezza e adottare le idonee misure di sicurezza. Equipaggiamento di sicurezza di serie comprende guanti, occhiali di sicurezza e un camice da laboratorio.
1. catodo Preparazione
Nota: La panoramica schematica del processo di fabbricazione catodo è presentato in Figura 1.
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Risultati
Un foglio elettrodo correttamente lanciare dovrebbe apparire uniforme aspetto superficiale e adeguatamente aderire al collettore di corrente. Tipicamente sfaldamento del foglio dell'elettrodo è causato da scarsa attacco del substrato, o di dover poco NMP nella fase di miscelazione iniziale. In alternativa, troppo NMP può causare il foglio per visualizzare un più alto grado di porosità, che non è desiderabile. Infine, un terzo modello può essere osservato sulla superficie dell'ele.......
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Discussione
L'ottimizzazione delle fasi di miscelazione bagnati sono cruciali per la capacità viscosità della sospensione e rivestimento, che incide l'uniformità e adesione dell'elettrodo. Qui un metodo di miscelazione grande forza di taglio viene utilizzato, in cui il solvente, additivi, leganti, materiale attivo vengono miscelati utilizzando i movimenti cinetiche delle sfere di vetro presenti nelle fiale. Questa tecnica offre il vantaggio di miscelazione di molto più rapidi tempi di miscelazione rispetto ad un metodo .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è sostenuto finanziariamente da Texas A & M University borsa di iniziazione di ricerca della facoltà (Mukherjee) e Texas State University finanziamento di start-up (Rodi).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| LiNiMNCoO2 (NMC, 1:1:1) | Targray | PLB-H1 | |
| CNERGY Super C-65 | Timcal | ||
| Polivinilidene Difluoruro (PVDF) | Kynar | Flex 2801 | |
| 1-Metil-2-pirrolidinone anidro, 99,5% NMP | Sigma-Aldrich | 328634 | |
| 1,0 M LiPF6 in EC/DEC (1:1 per volume) | BASF | ||
| Celgard 2500 Separatore | MTI | EQ-BSF-0025-60C | 25 μ m di spessore; Foglio |
| alluminio | in polipropilene MTI | EQ-bcaf-15u-280 | |
| Nastro di litio | Sigma Aldrich | 320080 | 0,75 mm di spessore |
| 2-Propanolo, reagente ACS, ≥ 99,5% | Sigma Aldrich | 190764 | |
| acetone, reagente ACS, ≥ 99,5% | Sigma Aldrich | ||
| in acciaio inossidabile CR2032 | Pred Materials | cassa, tappo e guarnizione in PP | |
| Distanziatore in acciaio inossidabile | Materiali | 15,5 mm di diametro x 0,5 mm spessore | |
| Molla ondulata in acciaio inossidabile | Materiali | 15 mm di diametro x 1,4 mm di altezza | |
| Scala analitica | Ohaus | Adventurer AX | |
| Agata Mortaio e pestello | VWR | 89037-492 | Tubo di 5 pollici di diametro |
| IKA | 3645000 | ||
| 20 ml Tubo di agitazione | IKA | 3703000 | |
| Sfere di vetro | McMaster-Carr | 8996K25 | mm di diametro |
| Applicatore | automatico di filmElcometer | K4340M10-racla | |
| Elcometer | K0003580M005 | ||
| Die Set | Mayhew | 66000 | |
| Forno a vuoto | MTI | ||
| Pressa da laboratorio | MTI | ||
| Crimpatrice idraulica | MTI | MSK-110 | |
| Glovebox | MBraun | LABstar | |
| Battery Cycler | Arbin Instruments | BT2000 | |
| Potenziostato/Galvanostato/EIS | Biologico | VMP3 |
Riferimenti
- Wagner, R., Preschitschek, N., Passerini, S., Leker, J., Winter, M. Current research trends and prospects among the various materials and designs used in lithium-based batteries. J Appl Electrochem. 43, 481-496 (2013).
- Whittingham, M. S. Lithium batteries and cathode....
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Ristampe e permessi
