Methodenartikel

Niet-waterige elektrode Verwerking en constructie van Lithium-ion Coin Cells

DOI:

10.3791/53490

⸱

1 februari 2016

 ,  ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Texas A&M University, 2Department of Chemistry and Biochemistry, Texas State University

In dit artikel

Samenvatting

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

Niet-waterige elektrodebewerking is essentieel voor de constructie van muntbatterijen en de evaluatie van nieuwe elektrodechemieën voor lithium-ionbatterijen. Er wordt een stapsgewijze handleiding gegeven voor de basispraktijken die nodig zijn als elektrochemisch ingenieur die in een academische experimentele omgeving met batterijen werkt.

Samenvatting

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

Onderzoek naar nieuwe en verbeterde materialen die in lithium-ionbatterijen (LIB) moeten worden gebruikt, vereist een experimenteel equivalent voor elke computationele analyse. Het testen van lithium-ionbatterijen in een academische omgeving heeft verschillende vormen aangenomen, maar op het meest basale niveau ligt de muntcelconstructie. Bij de traditionele LIB-elektrodevoorbereiding wordt een meerfasige suspensie, bestaande uit actief materiaal, bindmiddel en geleidend additief, uitgestort op een substraat. Vervolgens kan een elektrode-schijf uit de gedroogde laag worden geponst en gebruikt bij de constructie van een muntcel voor elektrochemische evaluatie. Het gebruik van het potentieel van het actieve materiaal in een batterij is cruciaal afhankelijk van de microstructuur van de elektrode, aangezien een geschikte verdeling van de primaire componenten cruciaal is om optimale elektrische geleidbaarheid, porositeit en kronkeling te waarborgen, zodat elektrochemische en transportinteractie wordt geoptimaliseerd. Verwerkingsstappen variërend van de combinatie van droog poeder, nat mengen en drogen, kunnen allemaal de interacties van meerdere fasen beïnvloeden die de microstructuurvorming beïnvloeden. Elektrochemisch onderzoek vereist de constructie van elektroden en muntcellen met de grootste zorgvuldigheid en precisie. Dit artikel beoogt een stap-voor-stap handleiding te bieden voor niet-waterige elektrodebewerking en muntcelconstructie voor lithium-ionbatterijen binnen een academische omgeving, met nadruk op het ontcijferen van de invloed van drogen en kalanderen.

Inleiding

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

Lithium-ion batterijen een veelbelovende bron aan de steeds toenemende eisen van energiereservoirs 1-4 vervullen. Verbetering van de capaciteit van LIBs zou niet alleen het effectieve bereik van elektrische voertuigen 5,6, maar ook hun levensduur verbeteren door de ontlading, die op zijn beurt de levensvatbaarheid van LIBs voor gebruik in energieopslagtechniek toepassingen 7.

Oorspronkelijk voor gehoorapparaten in 1970 8 worden knoopcellen tegenwoordig algemeen gebruikt in de ontwikkeling en evaluatie van nieuwe en bestaande elektrodematerialen. Als een van de kleinste vormfactoren voor batterijen, deze cellen vormen een eenvoudige en effectieve manier om de batterijen te maken in een wetenschappelijk onderzoek instelling. Een typische Lithium-Ion batterij bestaat uit een kathode, anode, stroomcollectoren, en een poreuze separator, dat kortsluiting van de anode en kathode voorkomt. Tijdens de operatie van een Lithium-Ion batterij, ions en elektronen zijn mobiel. Tijdens het lossen, ionen reizen van de negatieve elektrode (anode) door de poreuze separator en in de positieve elektrode, of kathode. Ondertussen elektronen door de stroomafnemer, over het externe circuit tenslotte recombineren met de ionen aan de kathode zijde. Om eventuele weerstanden verbonden aan ionen en elektronen overdracht beperken, moeten de componenten juiste oriëntatie - de afstand ionen reizen moet worden geminimaliseerd. Typisch deze componenten worden gecombineerd een "sandwich" configuratie. Batterijen gebruikt in elektrische voertuigen, mobiele telefoons en consumentenelektronica bestaan ​​uit grote sandwiches die spiraalvormig zijn gewikkeld of gevouwen, afhankelijk van de vorm factor van de batterij. Deze types van cellen kunnen zeer moeilijk te vervaardigen op kleine schaal zonder hoge kosten. In een munt cel is er slechts één sandwich in de cel. Hoewel gespecialiseerde apparatuur is nog steeds nodig om de elektroden te creëren i n munt cellen, de cellen zelf kunnen snel worden met de hand geassembleerd en verzegeld in een gecontroleerde omgeving.

De prestaties van de batterijen, ongeacht het type, afhankelijk van de materialen die de positieve en negatieve elektrode, de keuze van de elektrolyt en de celarchitectuur 4,9-13 vormen. Een typische LIB elektrode bestaat uit een combinatie van Li-bevattend actief materiaal, geleidend additief polymeer bindmiddel en holle ruimte die is gevuld met een elektrolyt. Elektrode verwerking kan worden georganiseerd in vijf stappen: droge poeder mengen, nat mengen, voorbereiding van de ondergrond, film applicatie en drogen - een stap die vaak wordt gegeven weinig aandacht. Bij het produceren van een elektrode met deze verwerkingsstappen, het einddoel is om een ​​uniforme elektrodefilm bestaande uit het actieve materiaal, geleidend additief, bindmiddel bereiken. Deze gelijkmatige verdeling is van cruciaal belang om optimale prestaties van LIBs 14-18.

nt "> Deze gids geeft de stappen gebruikt bij Texas A & M in de Energie en Transport Sciences Laboratory (ETSL) en Texas State University om coin cellen produceren voor de evaluatie van nieuwe en bestaande elektrode materialen. Naast de basisstappen gevonden gedocumenteerd in vele bronnen , hebben we onze eigen expertise op kritieke stappen opgenomen, en merkt belangrijke details die vaak weggelaten uit gelijkaardige methodes documenten en vele publicaties. Daarnaast is de primaire fysieke en elektrochemische methoden gebruikt in ons lab (galvanostatic fietsen en elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS)) worden opgehelderd binnen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

Voorzichtigheid is geboden bij het gebruik van een van de oplosmiddelen, reagentia, of droge poeders gebruikt in dit protocol. Lees alle MSDS bladen en passende veiligheidsmaatregelen te treffen. Standaard veiligheidsuitrusting omvat handschoenen, een veiligheidsbril en een laboratoriumjas.

1. Cathode Voorbereiding

Opmerking: Het schematisch overzicht van de kathode fabricageproces is weergegeven in figuur 1.

figure-protocol-1
Figuur 1. Schematische weergave van de stappen die gebruikt in de ETSL naar kathoden te maken. Het belangrijkste proces omvat de bereiding en het gieten van de elektrode slurry op een gereinigde aluminium substraat, gevolgd door drogen van de elektrode plaat en opname in knoopcellen. Klik hier om bekijk een grotere version van dit cijfer.

  1. Aluminium Voorbereiding van de ondergrond
    1. Snijd een 4,5 "met 12" vel van 15 micrometer dik aluminium (Al) folie met een papieren mes of schaar.
    2. Spray aceton op het oppervlak van een schone plastic bord om de folie aan de raad houden en plaats de folie vel op het bord.
    3. Spuit een ruime hoeveelheid aceton op het oppervlak van de folie en beginnen het gehele oppervlak met een scotch pad met kleine halve cirkel bewegingen schrobben. Spray extra aceton op het oppervlak en veeg resten met een papieren handdoek.
    4. Herhaal de stappen 1.1.2-1.1.3 voor de andere kant en herhaal nog een keer voor het gieten kant.
    5. Was geëtst Al blad met gedeïoniseerd (DI) water op gieten zijde eerst, dan flip en herhaal met de andere kant. Re-schrobben het oppervlak van de Al folie als DI water displays slechte bevochtigbaarheid en stroomt niet uit het oppervlak van de plaat, zonder de vorming van druppels. Herhaal spoelen met isopropylalcohol.
    6. Breng de gereinigde Al plaat tussen twee papieren handdoeken en laten drogen voor ongeveer 20 minuten onder druk tussen de twee platte vlakken en papieren handdoekjes.
  2. Drijfmest Voorbereiding
    1. Kies de gewichten van werkzame materiaal geleidend additief en bindmiddel op basis van de gewenste samenstelling van de elektrodeplaat. Kies een totale droge poeder gewicht van 1,25 g, met 70 gew% lithium-mangaan-kobalt-oxide, Lini 1/3 1/3 Mn Co 03/01 O 2 (NMC, actief materiaal), 20 gew% roetzwart (geleidende additief) en 10% polyvinylideendifluoride (PVDF, bindmiddel).
    2. Meet 0,875 g NMC en 0,25 g roet en plaats in een agaat mortier en stamper. Lichtjes van de materialen bij elkaar te mengen zonder slijpen. Nadat een mengsel begint te vormen, molen met de hand in een mortier en stamper gedurende 3-5 min, totdat een gelijkmatige poeder visueel waargenomen.
    3. Breng het gemengde poeder in een wegwerp mengbuismet een stuk papier te wegen. Voeg 16 glazen kogels (6 mm diameter) om het poeder, samen met 5,5 ml 1-methyl-2-pyrrolidinon (NMP), het niet-waterige oplosmiddel.
    4. Plaats de wegwerp buis op de buis schijf station en vastklikken. Schakel de drive in en langzaam te verhogen tot de maximale snelheid. Laat inhoud te mengen gedurende 15 min.
    5. Voeg 1,25 g van een 10% PVDF in NMP oplossing rechtstreeks aan de buis. Plaats de buis terug naar het station en laten mengen gedurende 8 min, volgens dezelfde procedure 1.2.4. Indien de buis Men laat langer dan 5 minuten voor het gieten (onder), meng de inhoud gedurende nog 15 min.
  3. Gieten en drogen
    1. Reinig het metalen oppervlak van de automatische film applicator met isopropyl alcohol en een papieren handdoek. Zorg ervoor dat de rakel is schoon, en is ingesteld om de gewenste casting hoogte (200 pm).
    2. Breng een laag isopropylalcohol om het oppervlak van de film applicator en plaats de dried aluminiumsubstraat glimmende kant naar beneden op het oppervlak. Druk het overtollige isopropylalcohol met een gevouwen papieren handdoek totdat alle rimpels en isopropyl worden verwijderd. Zorg om te voorkomen dat scheuren het substraat door stevig vast te houden een van de ondergrond in de plaats.
    3. Verwijder de mengbuis van de metro station en de container te openen. Giet de suspensie op het oppervlak van het substraat in een 3/2 inch lijn ongeveer 1 duim van de bovenste (eerste casting zijde) van het substraat. Verwijder eventuele glazen bollen van het vel met schone metalen pincet.
    4. Stel de casting snelheid tot 20 mm / sec, en activeer de casting arm van de film applicator.
    5. Neem de cast elektrode uit het oppervlak van de film applicator met een dun stuk karton te zorgen geen rimpels gevormd op het vel.
    6. Laat de elektrodenplaat drogen 16 uur bij kamertemperatuur (~ 24 ° C), gevolgd door drogen bij 70 ° C ~ 3 uur of totdat de plaat droog is. Zorg ervoor dat de elektrode is milieuvriendelijk geïsoleerd in een fume kap of afgesloten kamer voor niet-uniforme uitdroging te voorkomen.
  4. Kathode-elektrode Ponsen
    1. Plaats de gedroogde elektrode plaat op een schoon blad van aluminium. Neem een ​​½ "perforator en plaats het voorzichtig op een gebied van het vel met een uniform oppervlak (randen kunnen niet-uniforme verschijnen). Langzaam druk uitoefenen op de stempel (met de hand) en" roll "de druk rond de randen van de punch te zorgen voor een schone snede.
    2. (Alternatief) Knip een elektrode-schijf met behulp van een precieze schijf mes in plaats van handmatige perforeren.
    3. Verwijder de elektrode uit het vel met schoongemaakt plastic pincet en plaats deze in een gemerkte flacon en het elektrode-oppervlak naar boven. Herhaal tweemaal.
    4. (Optioneel) Plaats een geperforeerd elektrode op het oppervlak van het lab pers. Oefen druk van ongeveer 4 MPa (de optimale druk zal variëren op basis van de pers gebruikt). Herhaal voor de resterende elektrodes.
    5. Plaats de flesjes in een vacuum oven en laat de elektroden verder drogen bij 120 ° C in -0,1 MPa gedurende 12 uur om eventueel achtergebleven vocht te verwijderen. Na, verwijder de elektroden en wegen binnen 0,0001 g.
    6. Open de voorkamer van het dashboardkastje en plaats de flesjes op de lade. Sluit de kamer de deur en zorgen voor een goede afdichting door met twee vingers te antichambre luik scherpen.
    7. Breng het vacuüm tot -0,1 MPa, en vervolgens vullen met Argon. Herhaal dit proces 1-2 keer, afhankelijk van de in de glovebox vervoerde monsters.

2. Anode Blad voor Full Cell

  1. Herhaal hoofdstuk 1, behalve met behulp van 9 pm dikke koperfolie als substraat in plaats van aluminiumfolie. De samenstelling van de laag kan worden aangepast aan specifieke behoeften.

3. Coin Cell Pre-assemblage

Let op: De bouw van de munt cellen wordt uitgevoerd in een inert (Argon) omgeving binnen een dashboardkastje. Extreme voorzichtigheid moeten worden genomen om blootstelling van het interne milieu uitwendige atmosfeer te minimaliseren. Werk met scherpe materialen in het dashboardkastje moet worden geminimaliseerd indien mogelijk. Als algemene regel geldt dat een taak binnen de glovebox 3 maal langer is dan de snelheid waarmee de taak buiten worden uitgevoerd nemen. Handschoenen moet ook worden gedragen over het dashboardkastje handschoenen om blootstelling te minimaliseren bij het werken met verschillende stoffen.

Opmerking: De componenten die nodig zijn voor de constructie van de knoopcel, waaronder de kap geval golfveren, pakkingen, spacers, lithium lint, elektrolyt en overige hulpmiddelen zoals plastic pincetten (voor component placement) zijn opgenomen in een argon gevulde handschoenenkast met O 2 en H 2 O niveaus onder 0,5 delen per miljoen gehandhaafd. Alle componenten ingebracht in de glovebox (inclusief pluisvrije reinigingsdoekjes task) te verwarmen O / N in een vacuümoven bij 120 ° C bij een druk van -0,1 MPa om eventuele verwijderenvocht.

  1. Tegenelektrode Bereiding
    1. In het dashboardkastje, verwijderen lithium lint (0,75 mm dik) van verzegelde container en de uitrol van een deel op het oppervlak van een kunststof blok. Met behulp van een scheermesje, voorzichtig schrapen weg te zwart-gekleurde oxidatie van de folie oppervlak. Neem uiterst voorzichtig om te voorkomen dat het snijden van de handschoenen.
    2. Neem een ​​9/16 "gat punch en punch van een schijf van de lithium lint. Gebruik een vinger (gescheiden van het lithium door rubberhandschoenen binnen dashboardkastje) of andere bot instrument om de lithium schijf duwen van de punch.
    3. Neem een ​​0,5 mm dikke spacer en voorzichtig toepassing van de lithium-schijf naar het oppervlak tussen de vingers. Controleer of de lithium disc vast aan het midden van de afstandhouder en vlak - een oneffen oppervlak ongelijkmatig stroomverdelingen veroorzaken.
  2. Elektrolyt Voorbereiding
    1. Bewaar de elektrolyt naar keuze (in dit geval 1 M LiPF6 in EC / december 1: 1 in volume) metin de glovebox allen tijde in een aluminium houder, als elektrolyt is lichtgevoelig.
    2. Verwijderen van een kleine hoeveelheid elektrolyt uit de broncontainer in een werkhouder.
  3. Celgard Separator Voorbereiding
    1. Plaats een vel van het separatormembraan tussen een gevouwen vel printerpapier. Plaats de gevouwen papier membraan op een vel aluminium.
    2. Plaats een dempende laag bovenop de perforator en het gebruik van een hamer te slaan uit een ¾ "diameter separatormembraan.
    3. Breng de geponste afscheider discs in het dashboardkastje gebruik te maken van de in 1.4.6-1.4.7 procedures.
      Opmerking: Het wordt aanbevolen om deze stap in bulk uit te voeren om te vermijden dat punch uit individuele afscheiders voor ieder knoopcel wordt gebouwd.

4. Coin Cell Assembly

Opmerking: De configuratie van de munt celin figuur 2.

figure-protocol-2
Figuur 2. Coin cel componenten weergegeven in de volgorde van plaatsing in de cel. Plaatsing van de kathode wordt gevolgd door de afscheider, pakking, tegenelektrode en golf lente, gevolgd door het afdichten van de cel. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken .

  1. Open het interieur antichambre deur. Trek alle onderdelen binnen de antichambre in het dashboardkastje en sluit het interieur antichambre deur.
  2. Plaats een knoopcel geval in een kleine wegen boot. Plaats de kathode naar het centrum van de munt celgeval. Breng 1-2 ~ 30 ul druppels elektrolyt naar het midden van de elektrode en 1 druppel aan weerszijden van de rand van de behuizing passen.
  3. Plaats een ¾ "separator ophet oppervlak van de elektrode. Force eventuele luchtbellen die vast komen te zitten met de platte kant van een pincet, en opnieuw het centrum van de kathode door grijpen de zaak door de lip en licht de elektrode te tikken op zijn plaats. Breng een extra 1-2 druppels elektrolyt om een ​​betere beweging van de elektrode vastzittend zijn oorspronkelijke positie.
  4. Plaats de pakking in de behuizing, met de platte kant naar beneden en de lippen naar boven. Bevestigen de oriëntatie van de pakking door te oordelen tegen het licht voorafgaand aan de cel inbrengen.
  5. Breng 2-3 ~ 30 ul druppels elektrolyt naar het midden van de cel, en plaats de voorbereide tegenelektrode op het midden van de lithium naar beneden. Plaats de golfveer bovenop de gecentreerde tegenelektrode.
  6. Vul de cel rand (~ 0,7 ml) met elektrolyt totdat het een gekromd convex meniscus dat de meeste golfveer oppervlak bedekt vormt.
  7. Plaats de knoopcel dop voorzichtig bovenop de cel gebruikmaking tHij pincet om de dop verticaal gecentreerd in de cel te houden. Verzorgen de dop te centreren om overmatig verlies van elektrolyt te voorkomen.
  8. Druk de dop omlaag (met de hand) tot het zet in de lip van de pakking. Breng de cel om de tang en ervoor zorgen dat de cel is gecentreerd in de groef van het krimpen sterven. Krimp de cel tot een druk van ~ 6,2 MPa (900 psi) en afgifte.
  9. Verwijder de cel van de tang (met de hand), en reinig overtollige elektrolyt. Herhaal stappen 4.2- 4,9 tot alle gewenste cellen geconstrueerd. Reinig eventueel gemorste elektrolyt, plaatsen afval in een geschikte container. Breng de cellen uit het dashboardkastje en te labelen.

5. elektrochemische Evaluatie

  1. Sluit de schoongemaakte cellen aan de batterij cycler. Zorg ervoor dat de aansluitingen correct zijn aangesloten door het meten van de open circuit potentieel. Indien niet positief, keren de aansluitingen.
  2. Bereken de gewenste stroom op basis van het gewicht van de gedroogde electrode op het oppervlak van het aluminiumsubstraat, de bekende massa van het aluminium, het actieve materiaal gewichtspercentage, en de nominale capaciteit van het specifieke actieve gebruikte materiaal.
    1. Met een gemeten elektrode massa van 0,0090 g, aluminium schijf massa van 0,0054 g, en de nominale capaciteit van 155 mAh / g, bepalen de gewenste stroom als (0,0090 g - 0,0054 g) × 0,70 × 155 mAh / g = 0,3906 mAh. Voor de afvoer als nodig is om volledig te ontladen van de cel in 1 uur (1C) stroom, de toegepaste stroom 0,3906 mA.
  3. Stel het schema op de cycler te laden / ontladen van de cel tussen de bovenste en onderste spanningsniveau van 4,2 V en 2,8 V. Cycle de cellen 4 maal bij een snelheid van C / 10 (galvanostatische constante stroom). Aanrekenen dan de cel eenmaal op C / 10.
  4. Na de 5 e C / 10 lading, verwijdert de cel van cycler (indien nodig) en het uitvoeren van elektrochemische impedantiespectroscopie 19 (EIS) op de cel, nadat men het mengsel 1 uur. Plaats de cel terugop de cycler en afvoer bij C / 10. Voer EIS nogmaals Nadat men het mengsel 1 uur.
  5. Plaats de cel weer op de fietser en de cyclus van de cel 5 keer op de tarieven van de C / 5, C, 2C, 5C en 10C, gevolgd door 100 1C cycli.
  6. Bepaal de specifieke capaciteit van de cellen bij elke C-rate van de capaciteit in mAh delen door de massa van het werkzame materiaal in de kathode. De retentiecapaciteit Bereken het gemiddelde specifieke vermogen van de laatste 5 1C cycli te delen door het gemiddelde specifieke vermogen van de eerste 5 cycli 1C.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Een goed gegoten elektrode plaat moet uniform verschijnen in uiterlijk van het oppervlak en goed houden aan de huidige inzamelaar. Typisch schilferen van de elektrodeplaat wordt veroorzaakt door slechte etsen van het substraat of met weinig NMP in de eerste mengtrap. Alternatief kan teveel NMP het vel veroorzaken een hogere poreusheid, wat niet wenselijk is weergegeven. Tenslotte kan een derde patroon worden waargenomen op het elektrodeoppervlak, waarbij pooling blijkt plaats te vinden. ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

Het optimaliseren van de natte mengtrappen zijn cruciaal voor de suspensie viscositeit en coating vermogen, die van invloed op de uniformiteit en adhesie van de elektrode. Hier een high-shear mixing methode wordt gebruikt, waarbij het oplosmiddel, additieven, bindmiddel en actieve materiaal worden gemengd met gebruikmaking van de kinetische bewegingen van de glazen bollen in de flesjes. Dit mengtechniek biedt het voordeel van veel snellere mengtijden in vergelijking met een magnetische roerder methode. Afgezien van deze...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

Dit werk wordt financieel ondersteund door de Texas A & M University faculteit onderzoek initiatie subsidie ​​(Mukherjee) en Texas State University start-up financiering (Rhodes).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
LiNiMNCoO2 (NMC, 1:1:1)TargrayPLB-H1
CNERGY Super C-65Timcal
Polyvinylidene Difluoride (PVDF)KynarFlex 2801
1-Methyl-2-pyrrolidinone anhydrous, 99.5% NMPSigma-Aldrich328634
1.0 M LiPF6 in EC/DEC (1:1 op volume)BASF50316366
Celgard 2500 SeparatorMTIEQ-bsf-0025-60C25 μm dik; Polypropyleen
AluminiumfolieMTIEQ-bcaf-15u-280
LitiumlintSigma Aldrich3200800,75 mm dik
2-Propanol, ACS-reagens, ≥99,5%Sigma Aldrich190764
Aceton, ACS-reagens, ≥99,5%Sigma Aldrich179124
Roestvrijstalen CR2032-muntcelkit Pred Materialsbehuizing, dop en PP-pakking
Roestvrijstalen Spacer Pred Materials15,5 mm diameter x 0,5 mm dik
Roestvrijstalen golfveer Pred Materials15 mm diameter x 1,4 mm hoogte
Analytische weegschaalOhausAdventurer AX
Agaatmolen en stamperVWR89037-4925 inch diameter
Tube DriveIKA3645000
20 ml roerbuisIKA3703000
Glazen bollenMcMaster-Carr8996K256 mm diameter
Automatische filmapplicateurElcometerK4340M10-
Doctor BladeElcometerK0003580M005
MatensetMayhew66000
VacuumovenMTI
VacuumpompMTI
LaboratoriumpersMTIYLJ-12
Hydraulische klemmachineMTIMSK-110
HandschoenenkastMBraunLABstar
BatterijcyclusArbin InstrumentsBT2000
Potentiostaat/Galvanostaat/EISBiologicVMP3

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Whittingham, M. S. Lithium batteries and cathode materials. Chem Rev. 104, 4271-4301 (2004).
  3. Ellis, B. L., Lee, K. T., Nazar, L. F. Positive Electrode Materials for Li-Ion and Li-Batteries. Chem Mater. 22, 691-714 (2010).
  4. Tarascon, J. M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
  5. Smith, K., Wang, C. Y. Power and thermal characterization of a lithium-ion battery pack for hybrid-electric vehicles. J Power Sources. 160, 662-673 (2006).
  6. Lu, L. G., Han, X. B., Li, J. Q., Hua, J. F., Ouyang, M. G. A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles. J Power Sources. 226, 272-288 (2013).
  7. Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. M. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices. Science. 334, 928-935 (2011).
  8. Esb Inc. Button Cell battery. US patent. , US3655452 A (1972).
  9. Elul, S., Cohen, Y., Aurbach, D. The influence of geometry in 2D simulation on the charge/discharge processes in Li-ion batteries. J Electroanal Chem. 682, 53-65 (2012).
  10. Buqa, H., Goers, D., Holzapfel, M., Spahr, M. E., Novak, P. High rate capability of graphite negative electrodes for lithium-ion batteries. J Electrochem Soc. 152, A474-A481 (2005).
  11. Chen, Y. H., Wang, C. W., Zhang, X., Sastry, A. M. Porous cathode optimization for lithium cells: Ionic and electronic conductivity, capacity, and selection of materials. J Power Sources. 195, 2851-2862 (2010).
  12. Arora, P., Doyle, M., Gozdz, A. S., White, R. E., Newman, J. Comparison between computer simulations and experimental data for high-rate discharges of plastic lithium-ion batteries. J Power Sources. 88, 219-231 (2000).
  13. Dillon, S. J., Sun, K. Microstructural design considerations for Li-ion battery systems. Curr Opin Solid St M. 16, 153-162 (2012).
  14. Harris, S. J., Lu, P. Effects of Inhomogeneities-Nanoscale to Mesoscale-on the Durability of Li-Ion Batteries. J Phys Chem C. 117, 6481-6492 (2013).
  15. Liu, G., Zheng, H., Song, X., Battaglia, V. S. Particles and Polymer Binder Interaction: A Controlling Factor in Lithium-Ion Electrode Performance. J Electrochem Soc. 159, A214-A221 (2012).
  16. Zheng, H. H., Yang, R. Z., Liu, G., Song, X. Y., Battaglia, V. S. Cooperation between Active Material, Polymeric Binder and Conductive Carbon Additive in Lithium Ion Battery Cathode. J Phys Chem C. 116, 4875-4882 (2012).
  17. Liu, Z. X., Battaglia, V., Mukherjee, P. P. Mesoscale Elucidation of the Influence of Mixing Sequence in Electrode Processing. Langmuir. 30, 15102-15113 (2014).
  18. Liu, Z. X., Mukherjee, P. P. Microstructure Evolution in Lithium-Ion Battery Electrode Processing. J Electrochem Soc. 161, E3248-E3258 (2014).
  19. Zheng, H. H., Tan, L., Liu, G., Song, X. Y., Battaglia, V. S. Calendering effects on the physical and electrochemical properties of Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O-2 cathode. J Power Sources. 208, 52-57 (2012).
  20. Zheng, H. H., Li, J., Song, X. Y., Liu, G., Battaglia, V. S. A comprehensive understanding of electrode thickness effects on the electrochemical performances of Li-ion battery cathodes. Electrochim Acta. 71, 258-265 (2012).
  21. Marks, T., Trussler, S., Smith, A. J., Xiong, D. J., Dahn, J. R. A Guide to Li-Ion Coin-Cell Electrode Making for Academic Researchers. J Electrochem Soc. 158, A51-A58 (2011).
  22. Li, C. C., Wang, Y. W. Binder Distributions in Water-Based and Organic-Based LiCoO2 Electrode Sheets and Their Effects on Cell Performance. J Electrochem Soc. 158, A1361-A1370 (2011).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Lithium ion BatteriesElectrode PreparationCoin Cell AssemblyNon aqueous ProcessingDrying CalendaringSlurry MixingFilm CastingVacuum DryingGlove Box AssemblyElectrochemical Analysis

Gerelateerde artikelen