Name: Fabricatie van VB 2 / Air Cellen voor elektrochemische testen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Leer de fabricatie van VB2/air-cellen voor elektrochemische testen met vanadiumdiboride als anodemateriaal. Deze methode maakt reproduceerbare prestatie-evaluatie van hoogcapaciteitsmetaal/lucht-batterijen mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen graag de National Science Foundation Award 1006568 erkennen voor de financiering van dit project.

1. Bereiding Nano-VB 2 Nanoscopische VB 2 wordt direct gesynthetiseerd uit elementair vanadium, borium via kogelmalen in een 01:02 mol rantsoen. <ol><li> Schoon een 50 ml hardmetalen frezen pot en tien 10-mm hardmetalen ballen. Drogen in lucht in een oven bij 100 ° C gedurende 1 uur om alle water te verzekeren is verdampt. </li><li> Veeg de binnenkant van de frezen potje om geen residu blijft zorgen, herhaal dan stap 1.1 als residu zichtbaar is. </li><li> Blaas de antichambre van een handschoenenkastje met argon 3x 10 min per keer. Breng de frezen pot, ballen, en schone spatel in de argon gevulde dashboardkastje. </li><li> Weeg vanadium, borium poeders in een 01:02 molverhouding, 0,500 g vanadium en 0.212 g boor in de frees-pot, voeg de ballen, en verzegel het frezen pot. </li><li> Verwijder het verzegelde frezen potje uit het dashboardkastje, plaats het in een planetaire kogelmolen ingesteld op 600 rpm en molen voor 4 uur. </li><li> Na completion, zodat de frees pot afkoelen tot kamertemperatuur alvorens uit de kogelmolen. </li><li> Blaas de antichambre van een handschoenenkastje met argon 3x 10 min per keer. Breng de frezen pot, rondbodemkolf, paraffine film, spatel, en magnetische roerstaaf in de handschoenenkastje. </li><li> Breng de deklaag uit zirkoonoxide de geprepareerde nanoscopische VB 2 als volgt: <ol><li> Binnen in het handschoenenkastje verzamelen van de nano-VB 2 eerder bereid met behulp van een spatel om de muren van de frezen pot schrapen totdat het grootste deel van het starten van de massa is hersteld. Weeg en overdracht van de verzamelde nano-VB 2 in een rondbodemkolf. </li><li> Weeg 3,5 gewichtsprocent zirkonium chloride vergeleken met de verzamelde VB 2 en voeg het poeder aan de rondbodemkolf die het verzameld nano-VB 2. </li><li> Voeg een magnetische roerstaaf aan de kolf en het gebruik van paraffine film sluit de opening voorafgaand aan het verwijderen van het handschoenenkastje. Als alternatief, eenseptum is gebruikt met gelijkwaardige resultaten Verwijder de rondbodemkolf van het handschoenenkastje. </li><li> Met behulp van een 10 ml spuit van 10 ml diethylether in de rondbodemkolf. Snel dekken het gat gecreëerd door de spuit in de paraffine film met een extra stukje Parafilm. </li><li> Meng de kolf op een roer plaat gedurende een uur op een gemiddelde stand. </li><li> Na een uur verdampt het overblijvende diethylether af van de nano-VB 2 met een rotatieverdamper of andere pompconfiguratie tot coated nano-VB 2 droog lijkt. </li><li> Na Zr gecoate nano-VB 2 volledig droog is, te verzamelen. </li></ol></li></ol> 2. Voorbereiding van de elektrolyt <ol><li> Een mengsel van 4 M KOH en 4 M NaOH oplossing gebruikt als de elektrolyt. (OPMERKING: maak slechts genoeg om een ​​paar weken duren, herhalen als nodig is om nieuwe cellen te vormen). Waterige hydroxide elektrolyten van NaOH en KOH zijn onderzocht in het verleden, variërend in concentratie liepGing van 8 M tot verzadigde. De combinatie van 4 M NaOH en 4 M KOH levert marginaal verbeterde high rate prestaties vergeleken met eerdere resultaten met behulp van een zuivere NaOH elektrolyt. </li></ol> 3. Demontage zink / lucht-batterijen Zie de tabel van de regenten en materialen voor meer informatie over de batterij fabrikant en het modelnummer. <ol><li> Het openen van de zink / lucht cel voor latere fabricage van VB 2 / lucht-cellen. <ol><li> Maak een snee in de lip van de knoopcel behuizing met diagonale kniptang. </li><li> Krimp de buiten randen van de lip naar buiten. Nadat ze volledig rond de cellen tweemaal moet het gemakkelijk te openen. </li><li> Met behulp van een scheermesje, push up op de randen van de kap langzaam, zachtjes dwingen de cel te openen. NB: Het kan even duren om de cel geopend te krijgen. Wees geduldig en voorzichtig om geen deel barsten of beschadigen bij het doen van deze stap. De cel zal moeten intact blijven. </li></ol></li><li> De batterij gereedmaken voor gebruik <ol><li> Zodra de cel wordt geopend in twee delen (het plafond en de bodem) beginnen verwijder voorzichtig de zink anode materiaal van het deksel en in de bodem. </li><li> Verwijder zoveel solide zink mogelijk met het scheermesje. Niet schrapen de bodem, is het belangrijk om geen onderdelen beschadigt. De separator (onder) en de pakking (wanden) vormen een ondoorzichtige bekleding die gemakkelijk kan worden doorboord door te sterke druk van het scheermes. Piercing de afscheider zal leiden tot beschadiging van de lucht kathode. Bovendien, als de pakking wordt verstoord de betrouwbaarheid van de cel elektrisch geïsoleerd is verloren. </li><li> Met behulp van een wattenstaafje voorzichtig veeg de resterende zink en resten uit de dop, bodem, en separator. </li><li> Reinig de dop en de buitenkant van de cel met isopropylalcohol. </li></ol></li></ol> 4. Bereiding van een 5 mAh werkelektrode met een 70/30 mengsel droog <ol><li> Gebruik gesynthetiseerd Zr gecoate nano-VB 2 als de actieve material., weeg 0,0012 g per elektrode worden vervaardigd (meestal 5-10 cellen worden getest in een tijd) en overbrengen in een vijzel en stamper. </li><li> Voeg 30% van de gewogen VB 2, 0,0005 g grafiet carbon black (per elektrode), het actieve materiaal in de vijzel en stamper en maal 30 minuten. </li><li> Ervoor te zorgen dat er geen grote, zichtbare clusters van materiaal en het verzamelen van poeder. </li><li> Weeg ongeveer 0,0017 g van het 70/30-powder mengsel per schone elektrode cap met behulp van een spatel. (Als voorbereiding meerdere cellen tegelijk anderszins over te dragen materiaal de elektrode cap). </li><li> Voeg een druppel isopropylalcohol elke cap en poeder krul met een spatel of andere kleine puntig tot er geen klontjes en suspensie gelijkmatig verdeeld over de bovenkant van de kap. </li><li> Laat elektroden drogen 30 minuten. </li></ol> 5. VB 2-Air Cell Assembly - Dry Method <ol><li> Monteer cellen in omgekeerde van het zink / air cel met de werkende elektrode, cap, ondersteboven. </li><li> Dient elke cel (de 5-10 getest) in twee rijen, de doppen in een en bijbehorende bodems in de andere. Inspecteer elke dop zodat de anode materiaal gelijkmatig verdeeld en niet gebarsten. </li><li> Voeg 27 ul van 4 M KOH / 4 M NaOH elektrolytmengsel elke scheider. </li><li> Verwijder voorzichtig overtollige elektrolyt uit de bodems met behulp van katoen deppen maar een keer in de bodem. </li><li> Verwijder voorzichtig elk van de bodems, zet ze om en plaats ze op de top van de kappen zodat het anodische materiaal in contact met het elektrolyt. </li><li> Oefen druk uit en sluit het gebruik van een sneldrogende epoxy. </li></ol> 6. Nano-VB 2 / Air Cell Testen <ol><li> Zodra het fabricageproces is voltooid, plaatscellen een ontlading rek of batterijhouder. </li><li> Kan elke cel een eerste stap overige tien minuten zodat de cellen equilibreren vóór lozing. </li><li> Ontladencellen bij een constante belasting van 3000 Ω (of een andere gewenste belasting) een batterij tester. </li><li> Na equilibratie stap waarmee een meting van de open circuit potentiaal. </li><li> Ontladen dan onder een constante belasting tot een stoppen spanning van 0,4 V is bereikt. </li><li> Coulomb-efficiëntie kan dan worden berekend door het percentage van het gemeten vermogen vergeleken met de theoretische anode elf electron afvoercapaciteit van 4060 Ah kg -1. </li></ol>

<ol><li>Linden, D., Reddy, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLinden%2C+D+%22Handbook+of+Batteries%22">Handbook of Batteries</a>. , 4th, McGraw-Hill. New York. (2010).</li>
<li>Rogulski, Z., Czerwin'ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathode+Modification+in+the+Leclanche%27+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Cathode Modification in the Leclanche' Cell.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).</li>
<li>Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+air+cathodes+for+zinc+-+air+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A review on air cathodes for zinc - air fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).</li>
<li>Yu, X., Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+capacity+alkaline+super-iron+boride+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">High capacity alkaline super-iron boride battery.</a> Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energetic+Iron%28VI%29+Chemistry%3A+The+Super-Iron+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery.</a> Science. 285, 1039-1042 (1990).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+aluminum+batteries%3A+a+step+towards+derivation+of+superbatteries%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).</li>
<li>Licht, S., Myung, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorinated+Graphites+as+Energetic+Cathodes+for+Nonaqueous+Al+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochem.+Solid-State+Lett%22%5BJournal%5D)">Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).</li>
<li>Licht, S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+power+BaFe%28VI%29O4%2FMnO2+composite+cathode+alkaline+super-iron+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries.</a> Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).</li>
<li>Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Specific+Power+Electrochemistry%2C+Exemplified+by+Al%2FMnO4-+and+Cd%2FAgO+Redox+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aluminum%2FSulfur+Battery+Discharge+in+the+High+Current+Domain%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain.</a> J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).</li>
<li>Gao, X. -P., Yang, H. -X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-electron+materials+for+high+energy+density+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+and+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Multi-electron materials for high energy density batteries.</a> Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).</li>
<li>Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Borides%3A+Competitive+High+Capacity+Anode+Materials+for+Aqueous+Primary+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).</li>
<li>Licht, S., Yu, X., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Alkaline+Redox+Couple%3A+Chemistry+of+the+Fe6%2B%2FB2-+Super-iron+Boride+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery.</a> Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renewable+Highest+Capacity+VB2%2FAir+Energy+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage.</a> Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).</li>
<li>Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+Facilitated+Charge+Transfer+and+Voltage+of+a+High+Capacity+VB2+Anode%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode.</a> Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).</li>
<li>Licht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-VB2+Synthesis+from+Elemental+Vanadium+and+Boron%3A+Nano-VB2+Anode%2FAir+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State+Letters%22%5BJournal%5D)">Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).</li>
</ol>

De auteurs, Chris Rhodes, Ruben Lopez, Xuguang Li, Mahesh Waje, en Matthew Mullings zijn medewerkers van Lynntech Inc

Bouw van de VB 2 / lucht batterij op deze manier biedt de mogelijkheid om te studeren en sonde de elf elektronen per molecuul ladingsoverdracht die optreedt, waardoor de mogelijkheid voor een nieuwe batterij met hoge capaciteit. Als verkregen resultaten niet reproduceerbaar resultaten tonen, dat alle van de zink anode materiaal werd uit de accu, dat er een gelijkmatige dispersie van actief materiaal op de kap, en dat de cellen goed gelijmd zonder lekken. Als er een probleem optreden blijft, ervoor te zorgen d...

Vanadium diboride als anode heeft een van de hoogste volumetrische laadcapaciteit van een anode materiaal. Dit protocol voorziet in een methode voor het bestuderen van dit fascinerende materiaal. Metallisch zink is de overheersende anode materiaal in waterige primaire systemen als gevolg van zinkmetaal de hoge twee-electron volumetrische en gravimetrische lading opslagcapaciteit van 5,8 kAh L -1 en 820 Ah kg -1, respectievelijk. * De zink-koolstof batterij, die bekend staat als de Leclanche cel, werd voor het eerst geïntroduceerd in de 19 e eeuw, een combinatie van een zink anode met een mangaan-dioxide (carbon stroomafnemer) kathode in een chloride elektrolyt 1. De gemeenschappelijke alkalinebatterij gebruikt dezelfde familie, maar vervangt chloride elektrolyt met een waterige alkalimetaalhydroxide elektrolyt. Samen zink-koolstof-en alkalinebatterijen vormen de meerderheid van primaire batterijen verkocht 1. Wanneer de Mangaandioxide in de alkalische cel vervangendoor een lucht kathode, worden aanzienlijk hogere capaciteit energieopslag bereikt. Deze zink-lucht batterij gebruikt zuurstof uit de lucht, en wordt vaak gevonden in hoorapparaat batterijen 1-3. Onze zoektocht naar hogere accu opslagcapaciteit heeft zich gericht op materialen die meerdere elektronen kan overdragen per molecuul 4-11. Onder de grote verscheidenheid van redoxkoppels we hebben verkend, VB 2 onderscheidt zich als een buitengewone alkalisch anode die in staat is 11 elektronen per VB 2, met volumetrische en gravimetrische capaciteiten van 20,7 kAh L -1 en 4060 Ah kg -1 resp. * In 2004, Yang en medewerkers meldde de lozing van VB 2, maar ook gedocumenteerd het uitgebreide domein waarin VB 2 gevoelig is voor corrosie in alkalische media 12. In 2007 hebben we gemeld dat een coating op de VB 2 deeltjes voorkomt deze corrosie 13, wat leidt tot demonstratie van de VB 2 / lucht bCCU in 2008 14. In dit artikel presenteren we een protocol dat wordt gebruikt om nieuwe systemen metaal / lucht in dienst van de eerder ontwikkelde voor de zink / lucht-cel, zoals toegepast op de VB 2 / lucht-cell technologie te onderzoeken. A nanoscopicVB 2 anode wordt gepresenteerd als een high-energy high-power density anode kan vertonen een elf-electron oxidatiereactie nadert de theoretische intrinsieke capaciteit van 4060 Ah kg -1 een verhoogd accuspanning en accu laadvermogen. De VB 2 / lucht paar maakt gebruik van een alkalische elektrolyt van KOH / NaOH, waarbij dezelfde zuurstof lucht kathode gewonnen uit het zink / lucht cel 1. De carbon elektrokatalysator kathode wordt niet verbruikt tijdens ontlading. Er bestaat een behoefte aan een beter begrip van de VB 2 / luchtsysteem om cel verdere verbetering. De eigenschappen en prestaties van nanoscopische VB 2 materialen kunnen worden onderzocht met behulp van tHij cell configuratie van de zink / lucht cel 15,16. Elektrochemische testen kunnen worden uitgevoerd voor nanoscopische VB 2 te vergelijken met de prestaties door middel procent rendement op verschillende prijzen.

<table><tbody><tr><td colspan="4">MATERIALEN</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>Epoxy</td><td>Loctite</td><td></td><td>Heavy Duty 5 min setting time</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>Made in Japan (not German)</td></tr><tr><td>C-NERGY Super C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>Graphitic carbon black</td></tr><tr><td>Vanadium</td><td>Aldrich</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>Vanadium Diboride</td><td>American Elements</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>Zirconium Chloride</td><td>Spectrum</td><td>Z20001</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">APPARATUUR</td></tr><tr><td>50-mL round bottom flask</td><td>Fisher Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>Diagonal cutting pliers</td><td>Hardware store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hot/stir plate</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>Glove box</td><td>Labconco</td><td>Precision Basic</td><td></td></tr><tr><td>Ten 10-mm tungsten carbide balls</td><td>Lab Synergy</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten carbide milling jar</td><td>Lab Synergy</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>Razor blade</td><td>Hardware store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Retsch PM 100 planetary ball mill</td><td>Retsch</td><td>205400003</td><td></td></tr><tr><td>Stir bar</td><td>VWR International</td><td>58947-140</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricatie van vb<sub&gt; 2</sub&gt; / air cellen voor elektrochemische testen

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Een techniek om de eigenschappen en de prestaties van de nieuwe multi-elektron metaal / lucht batterij systemen te onderzoeken wordt voorgesteld en gepresenteerd. Werkwijze voor het synthetiseren van nanoscopische VB 2 wordt als stap-voor-stap procedure voorgesteld voor het aanbrengen van een deklaag uit zirkoonoxide de VB 2 deeltjes te stabiliseren bij ontslag. Het proces voor het demonteren van bestaande zink / lucht-cellen wordt getoond, naast de bouw van de nieuwe werk-elektrode naar de conventionele zink / lucht-cel anode te vervangen door een van de nanoscopic VB 2 anode. Tenslotte wordt afvoer van het voltooide VB 2 / lucht batterij gemeld. We laten zien dat het gebruik van de zink / lucht cel als testbed is het nuttig om een consistente configuratie om de prestaties van de hoge-energie hoge capaciteit nanoscopic VB 2 anode bestuderen bieden.

Elektrochemische test wordt uitgevoerd om de prestaties van VB 2 / lucht batterijen te bepalen. De voor meerdere cellen resultaten tonen voor de reproduceerbaarheid van de prestatie cel. Figuur 1 vergelijkt het VB 2 / lucht batterijen tijdens een 3000 ohm (links) en 1000 ohm (rechts) ontladen. Merk op dat de ontladingsvoltage evenals de fractie van de 4060 Ah kg -1 intrinsieke capaciteit hoger bij de nanoscopische VB 2 anode ten opzichte van de macroscopische ...

Een protocol wordt voorgesteld om multi-elektron metaal / lucht batterij systemen te bestuderen met behulp van eerdere technologie ontwikkeld voor de zink / lucht cel. Elektrochemische testen wordt dan uitgevoerd op vervaardigde batterijen de prestatie.

Fabricatie van VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cellen voor elektrochemische testen

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

Het algemene doel van het volgende experiment is om reproduceerbaar een metaal-luchtbatterij met een hoge capaciteit te demonstreren waarbij vanadiumdiboride als anodemateriaal wordt gebruikt. Dit wordt bereikt door nano-vanadiumdiboride te synthetiseren, dat tot 11 elektronen per molecuul kan afgeven om het laag-capacitieve zinkmetaal in een conventionele zink-luchtcel, dat slechts twee elektronen per molecuul kan afgeven, te vervangen. Als tweede stap wordt een conventionele zink-luchtcel gedemonteerd om het anodemateriaal te kunnen verwijderen.Vervolgens wordt de cel opnieuw samengesteld met vanadiumdiboride en worden de ontladingskenmerken gemeten. Er worden resultaten verkregen voor de prestaties en efficiëntie van de vanadiumdiboride-luchtbatterij. In vergelijking met een theoretisch maximum laat een uniform testbed reproduceerbaar een hoge energiedichtheid zien voor anode-materialen van vanadiumdiboride-luchtbatterijen.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals drie-elektrode optometrie, is dat het u in staat stelt om het anodemateriaal direct te onderzoeken en de eigenschappen ervan te bestuderen. Deze methode helpt bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van multi-elektronopslag door een eenvoudige manier te bieden om nieuwe materialen te testen en te bestuderen. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze techniek moeite hebben met de demontage van de commerciële zink-luchtcel, aangezien deze vrij complex is.Dit proces moet zeer voorzichtig worden uitgevoerd. Nanoscopische Vanadium IDE wordt gesynthetiseerd via kogelmalen. Om met schone materialen te beginnen, worden een kogelmolenpot van 50 milliliter van wolfraamcarbide en 10 kogels van 10 millimeter van wolfraamcarbide gedurende een uur aan de lucht gedroogd in een oven van 100 °C.Wanneer het is afgekoeld, veeg dan de binnenkant van de maalkolf schoon om er zeker van te zijn dat er geen residu achterblijft. Spoel vervolgens de sluis van een handschoenenkast drie keer gedurende 10 minuten met argon. Breng daarna de maalkolf, de mallen en een schone spatel over naar de met argon gevulde handschoenenkast.Weeg vanadium- en boorpoeders af in een molaire verhouding van één op twee in de maalkolf. Voeg de maalballen toe aan de maalkolf en sluit deze af. Haal de maalkolf uit de glovebox en plaats deze in een planetaire kogelmolen.Stel de molen in op 600 RPM en maal gedurende vier uur. Laat de maalkolf afkoelen tot kamertemperatuur voordat u deze uit de kogelmolen haalt. Spoel de sluiskamer van een handschoenenkast opnieuw drie keer met argon, telkens gedurende 10 minuten, en breng de maalkolf, een rondbodemkolf, paraffine, film, een spatel en een magnetische roerstaaf over naar de handschoenenkast.Om de zirkoniumoxide-coating op het vanadiumdiboride aan te brengen, wordt eerst een spatel gebruikt om de wanden van de maalpot schoon te schrapen, totdat het grootste deel van de startmassa in een weegbootje is verzameld. Weeg het verzamelde nano-vanadiumdiboride en breng dit over in een rondbodemkolf.Weeg een hoeveelheid zirconiumchloride af die 3,5% van het gewicht van het verzamelde vanadiumdiboride bedraagt en voeg het poeder toe aan de kolf. Plaats een magnetische roerstaaf in de kolf en sluit de kolf af met paraffinefolie.Verwijder de kolf uit de glovebox. Gebruik een spuit van 10 milliliter om 10 milliliter diethylether in de kolf over te brengen. Dek het door de spuit veroorzaakte gat snel af met een extra stukje folie.Plaats de kolf op een roerplaat en meng gedurende één uur op een gemiddelde stand. Gebruik na één uur een rotatieverdamper om het resterende dathylether van het nano vanadiumdiboride te verdampen totdat het droog oogt. Zodra het volledig droog is, kan het worden verzameld voor gebruik.Verkrijg op dit punt vers bereide acht molaire kaliumhydroxide en een natriumhydroxide-elektrolyt bestaande uit vier molaire kaliumhydroxide en vier molaire natriumhydroxide. Open een zink-luchtcel door met een scherpknipper een inkeping te maken in de rand van de behuizing van de knoopcel. Buig vervolgens de buitenranden van de lip naar buiten.Ga twee keer volledig rond de cel, waarna deze gemakkelijk geopend zou moeten kunnen worden. Gebruik een scheermesje om de randen van de dop langzaam omhoog te duwen en forceer de cel voorzichtig open. Wees geduldig en zorg ervoor dat er tijdens deze stap geen enkel onderdeel wordt beschadigd of barst.Zodra de cel in twee delen is gesplitst, het onderste deel dat de scheidingswand en de dop bevat, gebruikt u een scheermesje om voorzichtig zoveel mogelijk van het zinkanodemateriaal van beide delen te verwijderen. Kras niet in de bodem. Het is belangrijk om geen onderdelen te beschadigen.Gebruik een wattenstaafje om het resterende zink en residu zorgvuldig van de onderkant van de dop en de scheidingswand af te vegen. Reinig de dop en de buitenkant van de cel met isopropylalcohol. Begin met de vervaardiging van de elektroden door 1,2 milligram zirkonium-gecoat vanadiumdiboride per elektrode af te wegen.Breng dit over in een vijzel. Voeg een massa IC carbon black toe aan de vijzel die gelijk is aan 30% van het totale anodemateriaal en maal dit gedurende 30 minuten. Controleer na het malen of er geen grote zichtbare clusters van materiaal aanwezig zijn voordat het poeder wordt verzameld.Breng met een spatel ongeveer 1,7 milligram van het 70 30 poedermengsel aan op elke schone elektrodekap. Voeg één druppel isopropylalcohol toe aan elke kap en roer het poeder met een kleine spitse tip totdat er geen klonten meer zijn en de suspensie gelijkmatig over de bovenkant van de kap is verdeeld.Laat de elektroden 30 minuten drogen. Plaats vervolgens elke cel met de dop ondersteboven naast de bijbehorende bodem. Controleer elke dop om er zeker van te zijn dat het anodemateriaal gelijkmatig is verspreid en niet is gebarsten.Voeg 27 µL van het elektrolytmengsel toe aan elke bodem. Gebruik een wattenstaafje en dep één keer in de bodems om overtollig elektrolyt voorzichtig te verwijderen. Neem elke bodem voorzichtig op, draai deze om en plaats deze bovenop de dop, zodat het anodisch materiaal in contact komt met het elektrolyt.Oefen druk uit en verzegel met een sneldrogende epoxy. Zodra het fabricageproces is voltooid, worden de cellen op een ontladingsrek geplaatst en 10 minuten rusttijd gegeven om equilibratie vóór de ontlading te waarborgen. Meet vervolgens de open-klemspanning.Meet vervolgens de ontlading van een cel bij een constante belasting van 3000 ohm met behulp van een batterijtester. Hier zijn de resultaten weergegeven voor verschillende cellen tijdens een ontlading onder een belasting van 3000 ohm. De verticale as toont de spanning.De horizontale as toont de ontladefficiëntie, uitgedrukt als een percentage van de maximale theoretische capaciteit van 4, 060 ampu hour kilogram to the minus one. De bovenste curves komen overeen met cellen met nanoscopisch vanadiumdiboride. Deze vertonen hogere ontlaadspanningen en een hogere intrinsieke capaciteit in vergelijking met de onderste curves, die overeenkomen met cellen met macroscopisch vanadiumdiboride.Een vergelijkbare grafiek wordt hier getoond voor een last van 1000 ohm. Ook hier vertonen de cellen met het nanoscopische materiaal betere prestaties. Beide figuren leveren bewijs voor de reproduceerbaarheid van de resultaten.Deze grafiek toont het voltage als functie van de tijd voor een cel met macro vanadiumdioriet in het blauw, vergeleken met de prestaties van de lege cel in het rood. Deze gegevens tonen de ontlading van een cel die 20 milliampuur zinkanodemateriaal bevat. Om deze meting uit te voeren.Een zinkbatterijcel werd eerst geleegd waarna het zink opnieuw werd toegevoegd. Dit demonstreert de geschiktheid van de gereinigde batterij als testopstelling voor de vanadiumdiorietanode. Hier wordt de macro-vanadiumdiorietcelcurve in het groen vergeleken met een cel met een anode die uitsluitend uit gepakt koolstof bestaat.Deze laatste afbeelding toont de prestaties van een vanadiumdioxidcel met opzettelijke zinkonzuiverheden. In de anode note vertoont de ontlading plateaus. Het ontbreken van deze plateaus in de cellen die met het protocol zijn geproduceerd, is het bewijs dat zij geen significante zinkcontaminatie bevatten.Door deze procedure te volgen, kunnen andere methoden zoals elektrische impedantiespectroscopie worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals de interne weerstand in het elektrolyt en het kathodemateriaal.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Dit protocol beschrijft hoe het genereren van carbon fiber elektroden. De elektroden worden vervolgens gebruikt om de catecholamine vrijlating detecteren van blaasjes met koolstofvezel amperometrie.

Fabricage van Amperometrisch Elektroden

Een protocol op te bouwen en te testen knoopcellen van lithium-ion batterijen wordt beschreven. De specifieke procedures maken van een werkzame elektrode, aan een tegenelektrode, het samenstellen van een cel in een handschoenkast en testen van de cel worden aangebracht.

Bouw en testen van Coin Cellen van Lithium Ion batterijen

We beschrijven het ontwerp en de bouw van een elektrochemische cel voor de behandeling van de elektrode materialen met behulp van in situ neutronen poeder diffractie (NPD). We kort ingaan op alternatieve in situ NPD celontwerpen en bespreken methoden voor de analyse van de overeenkomstige in situ NPD data geproduceerd met behulp van deze cel.

In Situ Neutron poederdiffractie behulp Maatwerk Lithium-ion batterijen

Een protocol voor de elektrochemische testen van een aprotische Li-O2 batterij met de voorbereiding van elektroden en elektrolyten en een inleiding tot de vaak gebruikte methoden voor karakterisering wordt hier gepresenteerd.

Protocol van Elektrochemische Test en karakterisering van Aprotische Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batterij

Osmotische stress beïnvloedt exocytose en de hoeveelheid neurotransmitter uitgebracht tijdens dit proces. We laten zien hoe elektrochemische methoden samen met transmissie-elektronenmicroscopie combineren kan worden gebruikt voor het bestuderen van het effect van extracellulaire osmotische druk op exocytose activiteit, blaasje quantal grootte en de hoeveelheid neurotransmitter vrijgegeven tijdens exocytose.

Toezicht op het Effect van de Stress van de osmotische op secretoire blaasjes en exocytose

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage en de voorbereiding van een vloeibare cel van grafeen voor in situ Transmissie Electronenmicroscopie waarnemingen, samen met een synthese van de elektrode-materialen en de elektrochemische batterij cel proeven.

Voorbereiding van grafeen vloeistof cellen voor de waarneming van Lithium-ion batterij materiaal

Dit artikel beschrijft een snel en eenvoudig productieproces van ionische elektromechanisch actieve composietmaterialen voor actuatoren in biomedische, biomimetische en zachte robotica toepassingen. De belangrijkste fabricagestappen, hun belang voor de uiteindelijke eigenschappen van de actuatoren en enkele van de belangrijkste karakteriseringstechnieken worden in detail beschreven.

Fabricage van carbon-based Ionische elektromechanisch actieve zachte actuatoren

Hier wordt een methode gepresenteerd om afzonderlijke cellen mechanisch te fenotyperen met behulp van een op elektronica gebaseerd microfluïdisch platform dat mechano-node-pore sensing (mechano-NPS) wordt genoemd. Dit platform handhaaft een gematigde doorvoer van 1-10 cellen / s terwijl het zowel de elastische als viskeuze biofysische eigenschappen van cellen meet.

Mechano-Node-Pore Sensing: een snel, labelvrij platform voor multi-parameter single-cell visco-elastische metingen

Het protocol beschrijft hoe elektrochemische gebeurtenissen op enkele nanodeeltjes kunnen worden gevolgd met behulp van oppervlakte-versterkte Raman-verstrooiingsspectroscopie en beeldvorming.

Elektrochemie volgen op enkele nanodeeltjes met oppervlakte-verbeterde Raman-verstrooiingsspectroscopie en microscopie

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor mechanische vermoeidheidstests in het geval van menselijke rode bloedcellen met behulp van een amplitude-gemoduleerde elektrodeformatiebenadering. Deze algemene benadering kan worden gebruikt om de systematische veranderingen in morfologische en biomechanische kenmerken van biologische cellen in een suspensie van cyclische vervorming te meten.

Amplitude-gemoduleerde elektrodeformatie om mechanische vermoeidheid van biologische cellen te evalueren

Leer de fabricatie van VB2/air-cellen voor elektrochemische testen met vanadiumdiboride als anodemateriaal. Deze methode maakt reproduceerbare prestatie-evaluatie van hoogcapaciteitsmetaal/lucht-batterijen mogelijk.

Fabricatie van VB

Meer video's verkennen