In Situ Lithiated referentie-elektrode: Vier elektrode Design voor In-operando impedantie spectroscopie

Samenvatting

De integratie van de referentie-elektroden in een Li-ion-accu biedt waardevolle informatie om te verhelderen degradatie op hoge spanningen. In dit artikel presenteren we een cel ontwerp dat geschikt is voor meerdere referentie-elektroden, samen met de stappen van de vergadering om ervoor te zorgen maximale nauwkeurigheid van de gegevens die zijn verkregen in elektrochemische metingen.

Samenvatting

Uitbreiding bedrijfsspanning van Li-ion batterijen resulteert in hogere energie-output van deze apparaten. Hoge spanningen, kunnen echter leiden tot of meerdere processen die verantwoordelijk zijn voor langdurige prestaties verval te versnellen. Gezien de complexiteit van de fysische processen die zich voordoen in de cel, het is vaak een uitdaging om een volledig begrip van de diepere oorzaken van deze afname van de prestaties. Dit probleem komt gedeeltelijk voort uit het feit dat de elektrochemische meting van een batterij de gecombineerde bijdragen van alle componenten in de cel terugkeren zal. Opneming van een referentie-elektrode kan oplossen deel van het probleem, aangezien het toestaat de elektrochemische reacties van de kathode en de anode naar afzonderlijk worden bestudeerd. Een variatie in de spanningsbereik ervaren door de kathode, bijvoorbeeld, kan duiden op wijzigingen in het zwembad van cyclable lithium-ionen in de volledig-cel. De structurele evolutie van de vele interfasen bestaande in de accu kan ook worden gecontroleerd, door het meten van de bijdragen van elke elektrode aan de algemene impedantie van de cel. Deze schat aan informatie versterkt het bereik van diagnostische analyse in Li-ion batterijen en biedt waardevolle input voor de optimalisering van de individuele celbestanddelen. Hierbij introduceren we het ontwerp van een meetcel geschikt voor meerdere referentie-elektroden en huidige referentie-elektroden die geschikt voor elke specifieke soort meting zijn, detaillerend de vergadering verwerken om te maximaliseren van de nauwkeurigheid van de experimentele resultaten.

Inleiding

De vraag naar hoge energiedichtheden van Li-ion batterijen (LIBs) is het besturen van onderzoek naar het begrip van de fundamentele factoren die Li-ion cel prestaties^{1 beperken}. Hoogspanning werking van cellen met een nieuwe generatie van gelaagde overgangsmetalen oxide kathoden, grafiet anoden en organische carbonaat elektrolyten wordt geassocieerd met verschillende parasitaire reacties^2,3. Sommige van deze reacties consumeren Li - ion inventaris en resulteren vaak in de impedantie van de aanzienlijke stijging van de cel^4,5

Protocol

1. strippen koper/Tin draden

1. Warmte verkregen commercieel strippen oplossing.
   1. Giet commerciële industriële kwaliteit strippen oplossing in een bekerglas van roestvrij staal (7,6 cm in diameter en hoogte 8,5 cm) tot een diepte van ongeveer 5 mm van de bodem. Plaats het bekerglas op een hete plaat. Beginnen verwarming een trage tempo van ongeveer 5 ° C/min.
   2. Een draagbare thermokoppel onderdompelen in de oplossing voor het monitoren van de helling van de temperatuur van de oplossing en de snelheid van de verwarming van de verwarmingsplaat te handhaven op de vereiste opwarmsnelheid aanpassen.
2. Instellen van de Cu/Sn draad....

Resultaten

Figuur 2 is een representatieve Profiel van de spanningen van individuele elektroden met 1,2 M LiPF₆ in (FEC): EMC (5:95 w/w) als de elektrolyt tijdens de eerste en tweede cycli van vorming. Figuur 3 toont de spectra van de EIS van de cel na drie cycli van de vorming en aan het eind van de cyclus leven vergrijzing protocol. De mogelijkheid om te re-lithiate het opnieuw aan het verkrijgen van nauwkeurige tracking van de.......

Discussie

Figuur 2a is het profiel van de spanning van de volledige cel terwijl Figuur 2b en 2 c Toon profielen van de spanning overeenkomt met de positieve als de negatieve elektrode vs Li/Li⁺ paar, terwijl de volledige cel tussen 3 en 4.4 V is gefietst. Het kan worden gezien dat, zoals de volledige cel scandering tussen 3 en 4.4 V, de positieve elektrode spanningen tussen 3,65 V en 4.45 V en de negatieve elektrode 0,65 V à 0,05 V vs ervar.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Insulstrip 220	Ambion Corporation	081607-1
Sodium Hydroxide (23 wt%)	Ambion Corporation	1310-73-2	Inhoud van Insulstrip 220
Furfuryl Alcohol (10 wt%)	Ambion Corporation	98-00-0	Inhoud van Insulstrip 220
NCM523	TODA America	NM4100
C-45	Timcal Inc.
polyvinylidene fluoride (PVdF)	Sigma Aldrich	427152
Sn over Cu wire	Kanthal	MELT # 24633	Op bestelling
Battery cycler	Maccor USA	Series 2300
Potentiostat	Solartron Analytical	1470 E