Name: VB의 제작 2 / 공기 전지 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: 배우세요 바나듐 디보라이드를 양극 재료로 사용하는 고용량 금속/공기 전지 제작 및 평가 방법을. 전기화학적 테스트를 통해 방전 특성과 에너지 밀도를 분석하여 차세대 에너지 저장 시스템 개발에 기여합니다.

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저자는이 프로젝트를 자금에 대한 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 상 1,006,568을 인정하고 싶습니다.

1. 제조 나노 VB 2 나노 크기 VB 2 직접 1:2 몰 배급에서 볼 밀링을 통해 원소 바나듐과 붕소의 합성. <ol><li> 50 ML 텅스텐 탄화물 맷돌 항아리와 열 10 mm 텅스텐 카바이드 볼을 청소합니다. ° C 1 시간 동안 모든 물을 보장하기 위해 100에 오븐에서 공기를 아래 건조 증발. </li><li> 잔류 물이 표시되는 경우 단계 1.1를 반복 잔류 유지를 지키기 위하여 밀링 항아리의 내부를 깨끗이 닦아. </li><li> 10 분마다에 대한 아르곤 배와 글로브 박스의 대기실을 제거. 아르곤 충진의 글러브 박스에 밀링 항아리, 공, 깨끗한 주걱을 전송합니다. </li><li> 1:2 몰비 바나듐 및 붕소 분말을 달아 바나듐 0.500 g 및 밀링 항아리에 0.212 g 붕소는, 공을 추가하고, 맷돌로 항아리를 밀봉하십시오. </li><li> 글러브 박스에서 밀봉 밀링 항아리를 제거, 600 rpm까지 4 시간 동안 공장으로 설정 행성​​ 공 선반에 놓습니다. </li><li> completio 후N, 밀링 항아리 공 선반에서 제거하기 전에 실내 온도까지 냉각 할 수 있습니다. </li><li> 10 분마다에 대한 아르곤 배와 글로브 박스의 대기실을 제거. 글러브 박스에 밀링 항아리, 둥근 바닥 플라스크, 파라핀 필름, 주걱, 자기 저어 막대를 전송합니다. </li><li> 다음과 같이 제조 된 나노 크기 VB 2로 산화 지르코늄 코팅을 적용 : <ol><li> 내부 글러브 박스는 이전부터 대량의 대부분이 복구 될 때까지 밀링 항아리의 벽을 긁어 주걱을 사용하여 제조 된 나노 VB 2를 수집합니다. 둥근 바닥 플라스크에 수집 된 나노 VB 2의 무게를 전송할 수 있습니다. </li><li> 수집 VB 2에 비해 지르코늄 클로라이드 3.5 중량 %를 무게 후 수집 된 나노 VB 2를 포함하는 둥근 바닥 플라스크에 파우더를 추가합니다. </li><li> 플라스크에 자석 교반 막대를 추가하고 파라핀 필름을 사용하면 글로브 박스에서 제거하기 전에 입구를 밀봉하십시오. 또는,격막은 동등한 결과가 글로브 박스에서 둥근 바닥 플라스크를 제거와 함께 사용되었습니다. </li><li> 10 ML의 주사기를 사용하여 둥근 바닥 플라스크에 디 에틸 에테르 10 mL를 전송합니다. 빨리 파라 필름의 추가 조각 파라핀 영화 주사기에 의해 생성 된 구멍을 커버한다. </li><li> 미디어 설정에 한 시간 동안 저어 접시에 플라스크를 섞는다. </li><li> 일시간 후, 나노 VB 2 코팅 된 나노 VB 2 건조가 나타날 때까지 회전 증발기 또는 기타 펌프 구성을 사용하는 나머지 디 에틸 에테르를 증발. </li><li> 나노 VB 2 코팅 지르코늄이 완전히 건조 된 후 수집합니다. </li></ol></li></ol> 2. 전해질의 제조 <ol><li> 4 M KOH 및 전해질로 사용하기 위해 4 M NaOH 용액의 혼합물을 준비합니다. (참고 : 만 충분히 몇 주 지속 할 수 있도록 같은 새로운 세포를 형성하는 데 필요한 반복). 수산화 나트륨과 KOH의 수성 수산화 전해질 실행 농도에 이르기까지 과거에 탐구되었습니다포화에 8 M의 끼울. 4 M NaOH를 4 M KOH의 조합은 순수 수산화 나트륨 전해질을 사용하여 이전 결과에 비해 소폭 개선 된 빠른 속도의 성능을 얻을 수 있습니다. </li></ol> 3. 아연 / 공기 배터리를 분해 배터리 제조업체 및 모델 번호에 대한 자세한 내용은 섭정과 재료의 표를 참조하십시오. <ol><li> VB 2 / 공기 전지 이후 제작에 아연 / 공기 전지를 여는. <ol><li> 대각선 절단 플라이어를 사용하여 코인 셀 케이스의 입술에 상처를 만들 수 있습니다. </li><li> 바깥 입술의 상승 외부를 압착. 두 셀 주위에 완전히 갈 후, 열 쉬워야한다. </li><li> 면도날을 사용하여, 천천히 뚜껑의 가장자리에 밀어 부드럽게 세포를 엽니 다 강제로. 참고 : 셀이 오픈 얻기 위해 잠시 걸릴 수 있습니다. 이 단계를 수행 할 때 어떤 부분을 균열 또는 손상되지 않도록 환자와주의해야합니다. 셀은 그대로 유지해야합니다. </li></ol></li><li> 사용을 위해 배터리를 준비 <ol><li> 셀이 두 부분 (캡 아래)으로 열리면 조심스럽게 뚜껑에서와 바닥에 아연 양극 물질을 제거하기 시작합니다. </li><li> 면도날 가능한 한 많은 고체 아연으로 제거합니다. 바닥을 긁어하지 마십시오 어떤 부분을 손상하지 않는 것이 중요합니다. 구분 (아래)와 개스킷 (면)은 쉽게 면도날을 적용 너무 많은 압력으로 구멍 할 수있는 단일 불투명 오버레이를 형성한다. 구분 기호를 관통하는 공기 음극가 손상 될 것입니다. 가스켓이 방해되어 있으면, 전기적으로 절연 할 셀의 신뢰성이 손실됩니다. </li><li> 면봉을 사용하여 조심스럽게 뚜껑, 바닥 및 분리기에서 나머지 아연과 잔류 물을 닦아냅니다. </li><li> 이소 프로필 알코올 세포의 모자와 외부를 청소합니다. </li></ol></li></ol> 4. 30분의 70 건조 혼합물 5 MAH 작동 전극의 제조 <ol><li> 활성 materi에로 합성 된 지르코늄 코팅 된 나노 VB 2를 사용하여및 전송 박격포와 유 봉에 - 알이, (10 세포가 한 번에 테스트 일반적으로 5) 조작 할 전극 당 0.0012 g을 무게. </li><li> 박격포 활성 물질로, 무게 VB 2, 흑연 카본 블랙 (기준 전극)의 0.0005 g의 30 %를 추가와 유 봉 30 분간 분쇄. </li><li> 물질의 더 큰, 눈에 보이는 클러스터가 없는지 확인하고 파우더를 수집합니다. </li><li> 주걱을 사용하여 깨끗한 전극 캡 당 70/30-powder 혼합물 약 0.0017 g을 무게. (한 번에 여러 셀을 준비하는 경우, 그렇지 않으면 전극 캡에 자료를 전송합니다.) </li><li> 아무 덩어리가없고 정지 균등 캡의 상단에 걸쳐 분산 될 때까지 주걱 또는 다른 작은 끝이 뾰족한 각 모자 및 소용돌이 분말 이소 프로필 알코올의 한 방울을 추가합니다. </li><li> 전극은 30 분 동안 건조하도록 허용합니다. </li></ol> 5. VB 2 공기 전지 어셈블리 - 드라이 방법 <ol><li> 아연 / 인공 지능에서 역에서 셀을 조립작업 전극 R 셀, 모자, 거꾸로. </li><li> 두 행에서 하나의 모자와 기타에 해당하는 바닥 - 각 셀 (10 테스트중인 5) 구성합니다. 양극 재료는 균등하게 금이 있지 않은지 확인하기 위해 각 캡을 검사합니다. </li><li> 각 구분에 4 M KOH / 4 M NaOH를 전해질 혼합물의 27 μl를 추가합니다. </li><li> 조심스럽게 바닥 내부에 한 번만 dabbing면을 사용하여 바닥에서 초과 전해질을 제거합니다. </li><li> 조심스럽게 바닥의 각을을 뒤집은 양극 물질이 전해액과 접촉되도록 뚜껑의 상단에 배치합니다. </li><li> 압력을 적용하고 빠른 건조 에폭시를 사용하여 밀봉하십시오. </li></ol> 6. 나노 VB 2 / 공기 전지 테스트 <ol><li> 제조 공정이 완료되면, 방전 랙 또는 배터리 홀더에 장소 세포. </li><li> 각 세포에게 세포가 방전되기 전에 평형 수 있도록 ~ 10 분 첫 나머지 단계를 할 수 있습니다. </li><li> 방출배터리 테스터를 사용하여 3,000 Ω의 일정한 하중 (또는 다른 원하는로드)에서 셀. </li><li> 평형 단계 후에, 개방 회로 전위의 측정을 수행. </li><li> 0.4 V의 정지 전압에 도달 할 때까지 일정한 부하 방전. </li><li> 쿨롱 효율은 다음 4,060 아의 열한 전자 방전 용량이 -1 kg 이론 양극에 비해 측정 용량의 비율에 의해 계산 될 수있다. </li></ol>

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</ol>

저자는 크리스 로즈, 루벤 로페즈, Xuguang 리, 마헤 Waje, 그리고 매튜 멀 링스는 Lynntech 주식 회사의 직원입니다

이런 식으로 VB 2 / 공기 전지의 건설은 새로운 높은 용량의 배터리에 대한 가능성을 허용, 발생하는 분자 전하 이동 당 열한 전자를 연구하고 조사 할 수있는 기능을 제공합니다. 경우 얻어진 결과는 뚜껑에 활성 물질의도 분산이 있다는 것을, 아연 양극 재료의 모든 배터리를 제거되었는지 확인, 재현 가능한 결과를 보여주지 않고, 세포가 제대로 누출없이 접착됩니다. 문제가 계속 발생하면, 배터리가 일본없는 독일 제 파나소닉 675 아연 / 공기 세포가 있는지 확인합니다. 일본 세포의 가스켓은 불투명 하나의 엔티티로 분리에 부착 나타납니다. 개스킷은 별도의 파란색이면 세포는 독일어입니다. 이 기술에 한계가 이전에 관찰 아무런 문제가 없었습니다하지만, 세포의 습도를 제어 할 수있는 능력을 가지고 있지 있습니다. VB 2 / 공기 전지를 구성 할 때, 몇 가지 중요한 단계가 있습니다조심스럽게 셀을 닫는 셀의 양극 재료와 삽입의 준비, 아연 물질을 제거, 세포의 개방과 적절한 접착는 누출 및 좋은...

양극으로 바나듐 이붕 모든 양극 재료의 높은 체적 충전 용량 사이에있다. 이 프로토콜은이 매혹적인 물질을 연구하는 방법을 소개합니다. 금속 아연으로 인해 아연 금속의 고 두 전자 체적 5.8 KAH L -1 각각 820 아아 kg -1의 중량 전하 저장 용량에 수성 기본 시스템의 주된 양극 재료이다.로 알려진 * 아연 - 탄소 전지, Leclanché 세포는 처음 염화물 전해질 1 이산화망간 (탄소 컬렉터 전류) 음극에 아연 양극을 결합, 19 세기에 도입되었다. 일반적인 알카라인 배터리는 같은 몇 가지를 사용하지만, 알칼리 수산화물 전해질로 염화 전해질을 대체합니다. 함께 아연 - 탄소와 알카라인 배터리는 기본 배터리의 대부분을 구성하는 1 판매. 알카라인 셀에 이산화망간 양극 교체시공기 음극으로, 실질적으로 높은 에너지 저장 용량을 얻을 수 있습니다. 이 공기 아연 전지는 공기에서 산소를 사용하며 일반적으로 1-3 보청기 배터리에서 찾을 수 있습니다. 높은 용량의 배터리 저장을위한 우리의 검색 분자 4-11 당 여러 개의 전자를 전송할 수있는 물질에 초점을 맞추고있다. 우리는 탐험 산화 환원 쌍의 다양한 가운데, VB 2는 각각 -1 kg 20.7 KAH L -1와 4060 아의 체적과 중량 용량으로, VB 2 당 11 전자를 방출 할 수있는 특별한 알칼리 양극을 의미합니다. *는에 2004 년 양 및 동료 VB 2의 배출을보고, 또한 VB 2 알칼리 미디어 12 부식에 감염되는 확장 된 도메인을 문서화. 2007 년, 우리는 VB 2 입자 코팅 VB 2 / 공기 B의 시범에 이르는이 부식 13을 방지보고2008 14 attery. 본 논문에서, 우리는 VB 2 / 공기 전지에 적용되는 이전 아연 / 공기 전지 개발 기술을 이용한 새로운 금속 / 공기 시스템을 조사하는 데 사용하는 프로토콜을 제시한다. nanoscopicVB 2 양극 4060 아의 이론적 고유의 능력을 접근 열한 전자 산화 반응을 전시 할 수있는 고 에너지 고출력 밀도 양극으로 표시되는 증가 된 배터리 전압 및 배터리 부하 능력에 -1 kg. VB 2 / 공기 부부는 아연 / 공기 전지 (1)에서 추출한 같은 산소 공기 음극을 채용, KOH / NaOH를 알칼리 전해액을 사용합니다. 탄소 전극의 음극 방전하는 동안 소모되지 않습니다. 추가로 전지 성능을 향상시키기 위해 더 큰 이해의 순서 VB 2 / 공기 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 나노 크기 VB 2 재료의 특성과 성능은 t를 사용하여 탐색 할 수 있습니다아연 / 공기 전지 15,16의 그 셀 구성. 전기 테스트는 나노 크기 VB 2 수행 할 수 있습니다 다양한 속도 %의 효율을 통해 성능을 비교한다.

<table><tbody><tr><td colspan="4">MATERIALS</td></tr><tr><td>Boron</td><td>Alfa Aesar</td><td>11337</td><td></td></tr><tr><td>Diethyl Ether</td><td>J.T. Baker</td><td>9244-06</td><td>4L</td></tr><tr><td>에폭시</td><td>록타이</td><td></td>트 <td>헤비 듀티 5분 설정 시간</td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panasonic 675 Zinc/Air cell </td><td>Panasonic</td><td>PR675H</td><td>일본 제조 ( </td></tr><tr><td>C-NERGY Super C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>Graphitic carbon black</td></tr><tr><td>바나듐</td><td>Aldrich</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>바나듐 이붕화물</td><td>American Elements</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>염화지르코늄</td><td>스펙트럼</td><td>Z20001</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPTMENT</td></tr><tr><td>50-mL 둥근 바닥 플라스크</td><td>Fisher Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>대각선 절단 플라이어</td><td>철물점</td><td></td><td></td></tr><tr><td>핫/교반 플레이트</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>글로브 박스</td><td>Labconco</td><td>Precision Basic</td><td></td></tr><tr><td>Ten 10mm 텅스텐 카바이드 볼</td><td>Lab Synergy</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>텅스텐 카바이드 밀링 용기</td><td>Lab Synergy</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>면도날</td><td>철물점</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Retsch PM 100 행성 볼 밀</td><td>Retsch</td><td>205400003</td><td></td></tr><tr><td>교반 바</td><td>VWR International</td><td>58947-140</td><td></td></tr></tbody></table>

vb의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

새로운 멀티 전자 금속 / 공기 전지 시스템의 특성과 성능을 조사하는 기법을 제안 표시됩니다. 나노 크기 VB 2 합성 방법은 방전시 안정화를위한 VB 2 입자 산화 지르코늄 코팅을 적용뿐만 아니라 단계별 절차로 표시됩니다. 기존의 아연 / 공기 세포를 분해하는 과정은 나노 크기 VB 2 양극으로 기존의 아연 / 공기 전지 양극을 대체 할 새로운 작업 전극의 추가 건설에 표시됩니다. 마지막으로, 완성 된 VB 2 / 공기 전지의 방전이보고됩니다. 우리는 테스트 베드로서 아연 / 공기 전지를 사용하여 높은 에너지 고용량 나노 크기 VB 2 양극의 성능을 연구하는 일관된 구성을 제공하는 데 유용합니다 것을 보여줍니다.

전기 테스트는 VB 2 / 공기 전지의 성능을 결정하기 위해 수행됩니다. 여러 셀에서 얻은 결과는 전지 성능의 재현성에 대한 증거를 제공합니다. 그림 1은 3000 옴 (왼쪽)와 1,000 옴 (오른쪽) 방전되는 동안 VB 2 / 에어 배터리를 비교합니다. 방전 전압뿐만 아니라, 4,060 아의 비율은 -1 고유의 능력을 kg 것을 참고 거시적 VB 2 양극 세포에 비해 나노 크기 VB 2 양극 높고,이 세포는 높은 속도에서 높은 효율을 유지하는 (비교 이 양극 1,000 3,000 옴로드). 다음과 같이 세포의 라벨은, 예를 들어 내가 임의의 상수 I-FC000을 위해, FC는 전체 셀에 대한 의미, 그리고 000 시험 번호입니다. 그림 2는 빈, 아연 또는 아연 / VB 2 셀 방전이 있는지 확인합니다 예상대로. 그림 3은</stro...

프로토콜은 아연 / 공기 전지 개발 이전 기술을 사용하여 여러 전자 금속 / 공기 배터리 시스템을 연구하기 위해 제공됩니다. 전기 테스트 후 성능을 평가하기 위해 제작 된 배터리에서 수행됩니다.

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

다음 실험의 전반적인 목표는 이붕화바나듐을 음극 재료로 사용하여 고용량 금속 공기 배터리를 재현성 있게 입증하는 것입니다. 이는 분자당 최대 11개의 전자를 방출할 수 있는 나노 이붕화바나듐을 합성함으로써 달성되며, 이를 통해 분자당 2개의 전자만 방출할 수 있는 기존 아연 공기 전지의 저용량 아연 금속을 대체합니다. 두 번째 단계로, 음극 재료를 제거하기 위해 기존의 아연 공기 전지를 분해합니다.다음으로, 이산화바나듐(vanadium diboride)을 사용하여 셀을 재조립하고 방전 특성을 측정합니다. 이를 통해 이산화바나듐 공기 배터리의 성능과 효율에 대한 결과를 얻습니다. 이론적 최대치와 비교했을 때, 균일한 테스트 베드에서 이산화바나듐 공기 배터리 음극 재료의 높은 에너지 밀도가 재현성 있게 나타납니다.3전극 광학 측정법(three electrode optometry)과 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은, 양극 재료를 직접 탐침하여 그 특성을 연구할 수 있다는 점입니다. 이 방법은 새로운 재료를 테스트하고 연구할 수 있는 간단한 경로를 제공함으로써 다전자 저장 분야의 핵심적인 질문들에 대한 답을 찾는 데 도움을 줍니다. 일반적으로 이 기술을 처음 접하는 사람들은 매우 복잡한 상용 아연-공기 전지의 분해 과정에서 어려움을 겪을 수 있습니다.이 과정은 매우 정밀하게 수행되어야 합니다. 나노 크기의 Vanadium IDE는 볼 밀링을 통해 합성됩니다. 세척을 위해, 50 milliliter 텅스텐 카바이드 밀링 자와 10 millimeter 텅스텐 카바이드 볼 10개를 100 °C 오븐에서 1시간 동안 공기 중에서 건조합니다.식으면 밀링 자(milling jar) 내부를 닦아 잔여물이 남지 않도록 합니다. 다음으로, 글로브 박스의 안티 챔버(anti chamber)를 아르곤으로 10분씩 3회 퍼지(purge)합니다. 그런 다음 밀링 자, 볼 및 깨끗한 스패튤라를 아르곤이 충전된 글로브 박스로 옮깁니다.바나듐과 붕소 분말을 1:2 몰비로 계량하여 밀링 자(milling jar)에 넣습니다. 밀링 자에 볼을 추가하고 밀봉합니다. 글로브 박스에서 밀링 자를 꺼내 유성 볼 밀(planetary ball mill)에 넣습니다.밀(mill)을 600 RPM으로 설정하고 4시간 동안 밀링합니다. 볼 밀에서 밀링 자(milling jar)를 꺼내기 전에 실온까지 식힙니다. 글로브 박스의 안티 챔버(anti chamber)를 아르곤으로 10분씩 3회 퍼지한 후, 밀링 자, 둥근 바닥 플라스크, 파라핀, 필름 스패튤라 및 마그네틱 스터 바를 글로브 박스 내부로 옮깁니다.바나듐 디보라이드에 지르코니아 산화물 코팅을 적용하려면, 먼저 스파출라를 사용하여 밀링 용기 벽면을 긁어내어 시작 물질의 대부분을 웨이 보트에 회수합니다. 수집된 나노 바나듐 디보라이드의 무게를 측정하여 둥근 바닥 플라스크로 옮깁니다.수집한 이붕화바나듐 대비 중량 기준 3.5%의 염화지르코늄을 정량하여 플라스크에 분말을 넣습니다. 플라스크에 마그네틱 스터 바를 넣고 파라핀 필름을 사용하여 플라스크를 밀봉합니다.플라스크를 글로브 박스에서 꺼냅니다. 10 milliliter 시린지를 사용하여 dathyl ether 10 milliliters를 플라스크로 옮깁니다. 시린지로 인해 생긴 구멍을 추가 필름 조각으로 빠르게 덮습니다.플라스크를 교반기 위에 놓고 중간 설정으로 1시간 동안 혼합합니다. 1시간 후, 회전 증발기를 사용하여 나노 이붕화바나듐에서 남은 다이에틸 에테르가 완전히 건조되어 보일 때까지 증발시킵니다. 완전히 건조되면, 이를 수집하여 사용합니다.이 단계에서, 새로 준비한 8 M 수산화칼륨과 4 M 수산화칼륨 및 4 M 수산화나트륨으로 구성된 수산화나트륨 전해질을 준비합니다. 대각선 절단 플라이어를 사용하여 코인 셀 케이싱의 립 부분에 절개선을 만들어 아연 공기 전지를 엽니다. 그런 다음 립의 바깥쪽 가장자리를 바깥쪽으로 구부립니다.셀 주위를 완전히 두 번 돌리면 쉽게 열 수 있는 상태가 됩니다. 면도날을 사용하여 캡의 가장자리를 천천히 위로 밀어 올려 셀을 조심스럽게 강제로 엽니다. 이 단계에서 어느 부분도 손상되거나 깨지지 않도록 인내심을 갖고 주의하십시오.셀이 분리기에 해당하는 하단부와 캡을 포함한 두 부분으로 나누어지면, 면도날을 사용하여 두 부분 모두에서 아연 음극 물질을 조심스럽게 최대한 제거합니다. 하단부를 긁어내지 마십시오. 어떤 부위도 손상시키지 않는 것이 중요합니다.면봉을 사용하여 캡 바닥과 분리막에 남아 있는 아연과 잔해물을 조심스럽게 닦아냅니다. 이소프로필 알코올로 캡과 셀 외부를 세척합니다. 전극당 1.2 milligrams의 지르코늄 코팅 이붕화바나듐을 정밀하게 측정하여 전극 제작을 시작합니다.이를 막자사발로 옮깁니다. 전체 양극 재료의 30%에 해당하는 질량의 IC 카본 블랙을 막자사발에 넣고 30분 동안 갈아줍니다. 분쇄가 끝나면, 분말을 수집하기 전에 육안으로 보이는 큰 덩어리가 없는지 확인하십시오.깨끗한 전극 캡당 약 1.7 milligrams의 70 30 분말 혼합물을 스패튤라를 사용하여 캡으로 옮깁니다. 각 캡에 이소프로필 알코올을 한 방울 떨어뜨리고, 뭉친 부분이 없어지고 현탁액이 캡 상단에 고르게 분포될 때까지 작은 뾰족한 팁으로 분말을 섞어줍니다.전극을 30분 동안 건조시킵니다. 그런 다음 각 셀을 캡이 아래로 향하게 하여 해당 하단부 옆에 둡니다. 각 캡을 검사하여 양극 재료가 균일하게 도포되었는지, 균열은 없는지 확인합니다.각 바닥면에 전해질 혼합물 27 µL를 추가합니다. 면봉을 사용하여 바닥면을 한 번 살짝 찍어내어 과잉 전해질을 조심스럽게 제거합니다. 각 바닥면을 주의해서 들어 올려 뒤집은 후, 양극 재료가 전해질과 접촉하도록 캡 위에 배치합니다.압력을 가하고 빠르게 건조되는 에폭시를 사용하여 밀봉합니다. 제작 공정이 완료되면, 셀을 방전 랙에 배치하고 방전 전 평형 상태가 되도록 10분 동안 유지합니다. 그런 다음, 개로 전압을 측정합니다.그 다음, 배터리 테스터를 사용하여 3000 ohms의 일정 부하에서 셀의 방전을 측정합니다. 여기에 3000 ohms의 부하 하에서 방전 중인 여러 셀의 결과가 도식화되어 있습니다. 세로축은 전압을 나타냅니다.가로축은 방전 효율을 나타내며, 이는 최대 이론 용량인 4,060 amp hour kilogram⁻¹에 대한 백분율입니다. 위쪽 곡선들은 나노 크기의 이붕화바나듐이 포함된 셀에 해당합니다. 이들은 거시적 크기의 이붕화바나듐이 포함된 셀에 해당하는 아래쪽 곡선들과 비교했을 때 더 높은 방전 전압과 더 높은 고유 용량을 보여줍니다.1000 ohm 부하에 대한 유사한 그래프가 여기에 제시되어 있습니다. 이번에도 나노 규모 물질이 포함된 셀이 더 우수한 성능을 보입니다. 두 그림 모두 결과의 재현성에 대한 증거를 제공합니다.이 그래프는 파란색으로 표시된 거시적 바나듐 이산화물이 포함된 셀과 빨간색으로 표시된 빈 셀의 성능에 따른 전압의 시간 함수를 보여줍니다. 이 데이터는 20 mAh의 아연 음극 재료가 포함된 셀의 방전을 나타냅니다. 이 측정을 수행하려면.아연 배터리 셀을 먼저 비운 다음 아연을 다시 도입했습니다. 이는 세척된 배터리가 바나듐 다이오라이트 양극을 위한 테스트 베드로 적합함을 입증합니다. 여기에서 녹색으로 표시된 매크로 바나듐 다이오라이트 셀 곡선을 충전된 탄소만을 포함하는 양극을 가진 셀과 비교하였습니다.이 마지막 이미지는 의도적으로 아연 불순물을 첨가한 바나듐 다이오라이트 셀의 성능을 보여줍니다. 노드 노트에서 방전 평탄 구역(plateaus)이 나타납니다. 본 프로토콜로 제작된 셀에서 이러한 평탄 구역이 나타나지 않는 것은 해당 셀들에 유의미한 아연 오염이 포함되어 있지 않다는 증거입니다.이 절차를 따르면, 전해질 및 전극 물질의 내부 저항과 같은 추가적인 질문에 답하기 위해 전기 임피던스 분광법과 같은 다른 방법들을 수행할 수 있습니다.

fabrication-of-vb2air-cells-for-electrochemical-testing

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

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건설과 리튬 이온 배터리의 동전 전지의 테스트

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비 양성 자성 리튬 O의 전기 시험 프로토콜 및 특성<sub&gt; 2</sub&gt; 배터리

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