Name: Drie-elektrode Coin Cell voorbereiding en Electrodeposition Analytics voor Lithium-ion batterijen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 41 s
Description: Leer hoe u een betrouwbare drie-elektrode coin cell opstelt om degradatie in lithium-ion batterijen te onderzoeken. Deze methode maakt onafhankelijke analyse van anode en kathode 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

playerTrialDesktop

Financiële steun uit het partnerprogramma van Texas instrumenten (TI) Universiteit onderzoek wordt dankbaar erkend. De auteurs erkennen ook dankbaar de hulp van Chien-Fan Chen van de energie en vervoer Sciences Laboratory, machinebouw, Texas A & M University, tijdens de eerste fase van dit werk.

<ol><li>Whittingham, M. S. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr020731c">Lithium batteries and cathode materials.</a> Chemical Reviews. 104 (10), 4271-4301 (2004).</li>
<li>Schipper, F., Aurbach, D. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1134/S1023193516120120">A Brief Review: Past, Present and Future of Lithium Ion Batteries.</a> Russian Journal of Electrochemistry. 52 (12), 1095-1121 (2016).</li>
<li>Stein, M., Chen, C. F., Robles, D. J., Rhodes, C., Mukherjee, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-aqueous+Electrode+Processing+and+Construction+of+Lithium-ion+Coin+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Non-aqueous Electrode Processing and Construction of Lithium-ion Coin Cells.</a> Journal of Visualized Experiments. (108), e53490(2016).</li>
<li>Juarez-Robles, D., Chen, C. F., Barsoukov, Y., Mukherjee, P. P. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/4/A837.abstract">Impedance Evolution Characteristics in Lithium-Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 164 (4), 837-847 (2017).</li>
<li>Wu, Q. W., Lu, W. Q., Prakash, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775300003724">Characterization of a commercial size cylindrical Li-ion cell with a reference electrode.</a> Journal of Power Sources. 88 (2), 237-242 (2000).</li>
<li>Wu, M. S., Chiang, P. C. J., Lin, J. C. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/152/1/A47.abstract">Electrochemical investigations on advanced lithium-ion batteries by three-electrode measurements.</a> Journal of the Electrochemical Society. 152 (1), 47-52 (2005).</li>
<li>Jansen, A. N., Dees, D. W., Abraham, D. P., Amine, K., Henriksen, G. L. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775307014115">Low-temperature study of lithium-ion cells using a LiySn micro-reference electrode.</a> Journal of Power Sources. 174 (2), 373-379 (2007).</li>
<li>Belt, J. R., Bernardi, D. M., Utgikar, V. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/161/6/A1116.full">Development and Use of a Lithium-Metal Reference Electrode in Aging Studies of Lithium-Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 161 (6), 1116-1126 (2014).</li>
<li>McTurk, E., Birkl, C. R., Roberts, M. R., Howey, D. A., Bruce, P. G. <a target="_blank" href="http://eel.ecsdl.org/content/4/12/A145.abstract">Minimally Invasive Insertion of Reference Electrodes into Commercial Lithium-Ion Pouch Cells.</a> Ecs Electrochemistry Letters. 4 (12), 145-147 (2015).</li>
<li>Garcia, G., Schuhmann, W., Ventosa, E. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.201500474/full">A Three-Electrode, Battery-Type Swagelok Cell for the Evaluation of Secondary Alkaline Batteries: The Case of the Ni-Zn Battery.</a> Chemelectrochem. 3 (4), 592-597 (2016).</li>
<li>Solchenbach, S., Pritzl, D., Kong, E. J. Y., Landesfeind, J., Gasteiger, H. A. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/163/10/A2265.abstract">A Gold Micro-Reference Electrode for Impedance and Potential Measurements in Lithium Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 163 (10), 2265-2272 (2016).</li>
<li>Waldmann, T., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/163/7/A1232.figures-only">Interplay of Operational Parameters on Lithium Deposition in Lithium-Ion Cells: Systematic Measurements with Reconstructed 3-Electrode Pouch Full Cells.</a> Journal of the Electrochemical Society. 163 (7), 1232-1238 (2016).</li>
<li>Costard, J., Ender, M., Weiss, M., Ivers-Tiffee, E. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/2/A80.full">Three-Electrode Setups for Lithium-Ion Batteries II. Experimental Study of Different Reference Electrode Designs and Their Implications for Half-Cell Impedance Spectra.</a> Journal of the Electrochemical Society. 164 (2), 80-87 (2017).</li>
<li>Dees, D. W., Jansen, A. N., Abraham, D. P. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775307013262">Theoretical examination of reference electrodes for lithium-ion cells.</a> Journal of Power Sources. 174 (2), 1001-1006 (2007).</li>
<li>Ender, M., Weber, A., Ivers-Tiffee, E. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/159/2/A128.abstract">Analysis of Three-Electrode Setups for AC-Impedance Measurements on Lithium-Ion Cells by FEM simulations.</a> Journal of the Electrochemical Society. 159 (2), 128-136 (2012).</li>
<li>La Mantia, F., Wessells, C. D., Deshazer, H. D., Cui, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388248113000970">Reliable reference electrodes for lithium-ion batteries.</a> Electrochemistry Communications. 31, 141-144 (2013).</li>
<li>Nakahara, K., Nakajima, R., Matsushima, T., Majima, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775303001691">Preparation of particulate Li4Ti5O12 having excellent characteristics as an electrode active material for power storage cells.</a> Journal of Power Sources. 117 (1-2), 131-136 (2003).</li>
<li>Shi, Y., Wen, L., Li, F., Cheng, H. M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775311011141">Nanosized Li4Ti5O12/graphene hybrid materials with low polarization for high rate lithium ion batteries.</a> Journal of Power Sources. 196 (20), 8610-8617 (2011).</li>
<li>Dolle, M., Orsini, F., Gozdz, A. S., Tarascon, J. M. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/148/8/A851.abstract">Development of reliable three-electrode impedance measurements in plastic Li-ion batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 148 (8), 851-857 (2001).</li>
<li>Zaghib, K., Simoneau, M., Armand, M., Gauthier, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775399002098">Electrochemical study of Li4Ti5O12 as negative electrode for Li-ion polymer rechargeable batteries.</a> Journal of Power Sources. 81, 300-305 (1999).</li>
<li>Delacourt, C., Ridgway, P. L., Srinivasan, V., Battaglia, V. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/161/9/A1253.abstract">Measurements and Simulations of Electrochemical Impedance Spectroscopy of a Three-Electrode Coin Cell Design for Li-Ion Cell Testing.</a> Journal of the Electrochemical Society. 161 (9), 1253-1260 (2014).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Cel crimpen druk speelt een belangrijke rol in het slagingspercentage van zowel de voorbereiding als de werkende cellen. Als de cel is geribbeld bij een te hoge druk (> 800 psi), de referentie-elektrode kan worden kortgesloten met de dop van de cel als gevolg van de verwijzing draad positie tussen het GLB en de pakking. Merk op dat de draad overschrijding van deze interface een vereiste is om verbinding te maken met de referentie-elektrode lezen naar een meting van het externe apparaat. Als de cel druk te laag (< 700 psi...

Hoewel de oorsprong van lithium-batterijen kan worden getraceerd willekeurig ver terug naar het verleden, de grootschalige productie en verhandeling van veel van de hedendaagse gewoonlijk begon gevonden lithium-ion batterijen in de jaren 1980. Veel van de materialen ontwikkeld tijdens deze periode, bijvoorbeeld Lithium kobaltoxide (LiCoO2), nog steeds gewoonlijk worden aangetroffen in gebruik vandaag1. Veel huidige studies hebben gericht geweest op de ontwikkeling van verschillende andere metaaloxide structuren, met enige nadruk naar terugdringen of elimineren van het gebruik van kobalt in plaats van andere lagere kosten en meer milieuvriendelijke metalen, zoals mangaan of nikkel2. De voortdurend veranderende landschap van materialen gebruikt in lithium-ion batterijen vereist een doeltreffende en accurate methode van karakterisering van zowel hun prestaties en de veiligheid. Omdat de werking van een accu de gekoppelde elektrochemische reactie van zowel de positieve en negatieve elektroden houdt, achterblijven typische twee elektrode batterijen kunnend karakteriseren de elektroden onafhankelijk. Karakterisering van de arme en de daaropvolgende onbegrip kunnen vervolgens leiden tot gevaarlijke situaties of slechte algehele prestaties van de batterij als gevolg van de aanwezigheid van afbraak verschijnselen. Eerder onderzoek is gericht op standaardisering van de technieken voor gegevensverwerking voor typische twee-elektrode cellen3. Eén methode die de tekortkomingen van standaard cel configuraties verbetert is de drie-elektrode-cel.
Een drie-elektrode setup is één methode voor het koppelen van de twee elektroden reacties en bieden een beter inzicht in de fundamentele fysica van de werking van de batterij. Een referentie-elektrode wordt in een drie-elektrode setup ingevoerd naast de kathode en anode. Deze referentie-elektrode wordt vervolgens gebruikt voor het meten van het potentieel van de anode en de kathode dynamisch tijdens operatie. Geen stroom wordt doorgegeven door de referentie-elektrode en vandaar, het biedt een enkelvoud en een ideale stabiele, spanning. Met behulp van een drie-elektrode setup, worden de volledige cel spanning, het potentieel van de kathode en de anode potentieel verzameld tijdens de werking. Naast de metingen van het potentieel, kunnen de bijdragen van de impedantie van de elektroden gekarakteriseerd worden als een functie van de cel staat voor gratis4.
Drie-elektrode opstellingen zijn zeer nuttig voor de studie van de afbraak verschijnselen in lithium-ion batterijen, zoals de electrodeposition van lithium metal, ook bekend als lithium beplating. Andere groepen hebben voorgesteld drie-elektrode opstellingen5,6,7,8,9,10,11,12, 13 maar zij vaak het inherent unstable lithium-metaal gebruiken als een referentie en omvatten aangepaste, moeilijk te monteren opstellingen leidt tot verminderde betrouwbaarheid. Lithium plating plaatsvindt wanneer in plaats van het intercalating in de host-structuur voor elektrode, lithium wordt gestort op het oppervlak van de structuur. Vaak nemen deze deposito's de morfologie van een (relatief) uniforme metalen laag (beplating) of kleine dendritische structuren. Beplating kan gevolgen variërend van veiligheidskwesties te belemmeren fietsen prestaties veroorzaakt hebben. Vanuit het oogpunt van fenomenologische optreedt lithium plating als gevolg van een onvermogen van lithium aan afwisseling in de host-structuur voor elektrode effectief. Beplating neigt optreden bij lage temperaturen, hoge tarief, hoge elektrode staat kosteloos (SOC) of een combinatie van deze drie factoren12opladen. Bij lage temperatuur, wordt de solid-state verspreiding binnen de elektrode verminderd, als gevolg van de afhankelijkheid van Arrhenius richtgetal op temperatuur. De lagere solid-state verspreiding leidt tot een ophoping van lithium bij de elektrode-elektrolyt-interface en een daaropvolgende afzetting van lithium. In een hoog tempo van opladen optreedt een soortgelijk fenomeen. De lithium pogingen om afwisseling in de elektrode structuur zeer snel, maar niet in staat is en dus is verguld. Bij een hogere SOC, er is gemiddeld minder beschikbare ruimte voor de lithium aan afwisseling in de structuur, en dus wordt het gunstiger te storten op het oppervlak.
Lithium dendrites zijn van bijzonder belang vanwege de veiligheidszorg die ze veroorzaken. Als dendrites binnen een cel vormen, is er een potentieel voor hen om te groeien, het scheidingsteken doorboren, en veroorzaken een interne korte tussen de anode en de kathode. Deze interne korte kan leiden tot zeer hoge-gelokaliseerde temperaturen in de brandbare elektrolyt, vaak resulterend in thermische runaway en zelfs in een explosie van de cel. Een andere kwestie met betrekking tot vorming van dendriet is de hogere oppervlakte van de reactieve lithium. De nieuwe gedeponeerde lithium zal reageren met het elektrolyt en veroorzaken meer solide elektrolyt interfase (SEI) formatie, die tot verhoogde capaciteitsverlies en arme fietsprestaties leiden zal.
Een kwestie die is gekoppeld aan het ontwerp van een drie-elektrode-systeem is de selectie van de juiste referentie-elektrode. Logistiek met betrekking tot de locatie en de grootte van de verwijzing, kunnen positieve en negatieve elektroden spelen een belangrijke rol in het verwerven van nauwkeurige resultaten uit het systeem. Een voorbeeld is dat de afwijking van de positieve en negatieve elektroden tijdens de bouw van de cel en de resulterende randeffecten fout in de verwijzing lezen14,15kan invoeren. Wat betreft materiaalkeuze, moet de referentie-elektrode hebben een stabiele en betrouwbare spanning en hebben een hoge niet-polarizability. Lithium-metaal, die vaak wordt gebruikt als een referentie-elektrode door veel onderzoeksgroepen, heeft een potentieel dat afhangt van de passieve oppervlak film. Deze kwesties kan produceren omdat gereinigd en leeftijd lithium elektroden tonen verschillende mogelijkheden16. Dit wordt een probleem wanneer veroudering langetermijneffecten worden bestudeerd. Onderzoek door Solchenbach et al. heeft geprobeerd om wat van deze instabiliteit kwesties door legerings goud met lithium en gebruikt het als hun referentie11. Ander onderzoek heeft gekeken naar verschillende materialen met inbegrip van lithium titanate, die experimenteel is onderzocht en toont een groot elektrochemische potentieel plateau bereik rond 1.5-1.6 V17 (~ 50% SOC). Dit plateau helpt bij het handhaven van een stabiel potentieel, met name in het geval van accidentele verstoring van de elektrode staat kosteloos. De mogelijke stabiliteit van LTO, met inbegrip van koolstof gebaseerde geleidende additieven, is zelfs bij verschillende C-tarieven en temperaturen gewaarborgd. 18 is het belangrijk om te benadrukken dat de selectie van de referentie-elektrode een belangrijke stap in het drie-elektrode cel ontwerp is.
Veel onderzoeksgroepen hebben experimentele drie-elektrode cel setup voorgesteld. Dolle et al. gebruikt dun plastic cellen met een referentie-elektrode van lithium titanate koperdraad te bestuderen van de veranderingen in de impedantie als gevolg van fietsen en opslag bij hoge temperaturen19. McTurk et al. in dienst een techniek waarbij een lithium plated koperdraad in een commerciële zakje cel, met als belangrijkste doel om aan te tonen het belang van noninvasive inbrengen technieken9werd ingevoegd. Solchenbach et al. gebruikt een gemodificeerde Swagelok-type-T-cel en een gouden micro-referentie-elektrode (eerder genoemd) voor impedantie en potentiële metingen. 11 Waldmann et al. elektroden uit commerciële cellen geoogst en hun eigen cellen van de drie-elektrode etui voor gebruik bij het bestuderen van lithium afzetting12gereconstrueerd. Costard et al. ontwikkeld een in-house experimentele drie-elektrode cel huisvesting als u wilt testen van de effectiviteit van de verschillende referentie-elektrode materialen en configuraties13.
De meeste van deze onderzoeksgroepen gebruiken zuivere lithium-metaal als de referentie, die problemen met het stabiliteits- en SEI hebben kan, vooral bij langdurig gebruik. Andere kwesties omvatten complexe en tijdrovende wijzigingen in bestaande of commerciële opstellingen. In deze paper wordt een betrouwbare en kosteneffectieve techniek voor de bouw van drie-elektrode Li-ion munt cellen voor elektrochemische tests gepresenteerd, zoals afgebeeld in Figuur 1. Deze drie-elektrode setup kan worden geconstrueerd met behulp van standaard munt celbestanddelen koperdraad en lithium titanate gebaseerde referentie-elektrode (Zie Figuur 2). Deze methode vereist geen speciale apparatuur of uitgebreide wijzigingen en volgt standaard laboratorium schaal elektrochemische procedures en materialen van commerciële leveranciers.

<table><tbody><tr><td>Agate Molen en Stamper</td><td>VWR</td><td>89037-492</td><td>5 in diameter</td></tr><tr><td>Dobbelsteenset</td><td>Mayhew</td><td>66000</td><td></td></tr><tr><td>Laboratoriumpers</td><td>MTI</td><td>YLJ-12</td><td></td></tr><tr><td>Analytische Weegschaal</td><td>Ohaus</td><td>Adventurer AX</td><td></td></tr><tr><td>Hoge-Scherm Mengapparaat</td><td>IKA</td><td>3645000</td><td></td></tr><tr><td>Argon-gevulde Handschoenenkast</td><td>MBraun</td><td>LABstar</td><td></td></tr><tr><td>Hydraulische Knijptang</td><td>MTI</td><td>MSK-110</td><td></td></tr><tr><td>Batterijcyclus</td><td>Arbin Instruments</td><td>BT2000</td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat/Galvanostat/EIS</td><td>Bio-Logic</td><td>VMP3</td><td></td></tr><tr><td>Vacuumoven en Pomp</td><td>MTI</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Koperdraad</td><td>Remington</td><td>PN155</td><td>32 AWG</td></tr><tr><td>Glazen Ballen</td><td>McMasterr-Carr</td><td>8996K25</td><td>6 mm borosilicaat glazen ballen</td></tr><tr><td>Roerbuis</td><td>IKA</td><td>3703000</td><td>20 ml</td></tr><tr><td>Celgard 2500 Separator</td><td>MTI</td><td>EQ-bsf-0025-60C</td><td>25 &mu;m dik; Polypropyleen</td></tr><tr><td>Roestvrijstalen CR2032 Muntcel Kit</td><td>Pred Materials</td><td></td><td>Muntcel kit bevat: behuizing, dop, PP pakking</td></tr><tr><td>Roestvrijstalen Afstandhouder</td><td>Pred Materials</td><td></td><td>15.5 mm diameter &times; 0.5 mm dikte</td></tr><tr><td>Roestvrijstalen Veerring</td><td>Pred Materials</td><td></td><td>15.0 mm diameter &times; 1.4 mm hoogte</td></tr><tr><td>Li-ion Batterij Anode - Grafiet</td><td>MTI</td><td>bc-cf-241-ss-005</td><td>Cu Folie Enkelzijdig Gecoat met CMS Grafiet (241mm L x 200mm B x 50&mu;m Dikte)</td></tr><tr><td>Li-ion Batterij Kathode - LiCoO2</td><td>MTI</td><td>bc-af-241co-ss-55</td><td>Al Folie Enkelzijdig Gecoat met LiCoO2 (241mm L x 200mm B x 55&mu;m Dikte)</td></tr><tr><td>Polyvinylideen Difluoride (PVDF)</td><td>Kynar</td><td>Flex 2801</td><td></td></tr><tr><td>N-Methyl-2-Pyrrolidinone Anhydrisch (NMP), 99.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>328634</td><td></td></tr><tr><td>CNERGY Super C-65</td><td>Timcal</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrolyt (1.0 M LiPF6 in EC/DEC, 1:1 naar volume)</td><td>BASF</td><td>50316366</td><td></td></tr><tr><td>Litium Titanaat (Li4Ti5O12)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>702277</td><td></td></tr><tr><td>KS6 Synthetisch Grafiet</td><td>Timcal</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Litium Metaallint</td><td>Sigma Aldrich</td><td>320080</td><td>0.75 mm dikte</td></tr><tr><td>Epoxy Multifunctioneel</td><td>Loctite</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrisch Plakband</td><td>Scotch 3M Super 88&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol (IPA), ACS reagens, &ge;99.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>190764</td><td></td></tr></tbody></table>

drie-elektrode coin cell voorbereiding en electrodeposition analytics voor lithium-ion batterijen

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

Als lithium-ion vinden batterijen gebruik in hoge energie en kracht toepassingen, zoals in de elektrische en hybride-elektrische voertuigen, controle van de afbraak en de daaropvolgende veiligheidskwesties wordt steeds belangrijker. In een Li-ion cel setup omvat de meting van de spanning over de positieve en negatieve terminals inherent het effect van de kathode en anode die zijn gekoppeld en som aan de cel Totaal prestaties. Bijgevolg is de mogelijkheid om te controleren de afbraak-aspecten die samenhangen met een specifieke elektrode is uiterst moeilijk, omdat de elektroden zijn fundamenteel gekoppeld. Dit probleem kan worden opgelost door een drie-elektrode setup. Door de invoering van een derde (referentie)-elektrode, de invloed van elke elektrode kan worden losgekoppeld en de elektrochemische eigenschappen onafhankelijk kunnen worden gemeten. De referentie-elektrode (RE) moet een stabiele potentieel dat vervolgens kan worden gekalibreerd tegen een bekende verwijzing, bijvoorbeeld, lithium metal. De drie-elektrode-cel kan worden gebruikt om elektrochemische tests zoals fietsen, cyclische voltammetrie en elektrochemische impedantie spectroscopie (EIS) uitvoeren. Drie-elektrode cel EIS metingen kunnen het verhelderen van de bijdrage van individuele elektrode impedantie naar de volledige cel. Verder staat controle van de anode potentiële de detectie van electrodeposition als gevolg van lithium beplating, die leiden bezorgdheid over de veiligheid tot kan. Dit is vooral belangrijk voor het snel laden van Li-ion accu's in elektrische voertuigen. Om te controleren en karakteriseren de aspecten veiligheid en afbraak van een elektrochemische cel, kan een drie-elektrode setup onschatbare waarde bewijzen. Dit document is bedoeld om een gids voor de bouw van een drie-elektrode munt cel instellen met behulp van de 2032-knoopcelbatterij architectuur, die is gemakkelijk te produceren, betrouwbare en kosteneffectieve.

Typische resultaten voor de spanning en potentiële profielen voor de drie-elektrode-cel kunnen worden gezien in Figuur 7. In een ideale opstelling moet de volledige cel spanning identiek aan die geproduceerd uit een twee-elektrode-cel met de dezelfde elektrode-paar. Dit is een methode om te bepalen of het inbrengen van de referentie-elektrode de prestaties van de cel wijzigt. Als er een significant verschil tussen de prestaties van de twee - en drie-elektrode...

Drie-elektrode cellen zijn handig bij het bestuderen van de elektrochemie van lithium-ion batterijen. Dergelijke een elektrochemische opstelling kan de verschijnselen die is gekoppeld aan de kathode en anode worden losgekoppeld en onafhankelijk worden onderzocht. Hier presenteren we een gids voor de bouw en het gebruik van een drie-elektrode knoopcelbatterij met nadruk op lithium plating analytics.

Drie-elektrode Coin Cell voorbereiding en Electrodeposition Analytics voor Lithium-ion batterijen

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Het algemene doel van deze studie is om de constructie van een betrouwbare drie-elektrode muntcel-opstelling aan te tonen om degradatie-verschijnselen in lithium-ioncellen te onderzoeken, terwijl tegelijkertijd de invloed van de anode en kathode wordt geïdentificeerd. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van energieopslag en scepter, zoals wat de rol van anode en kathode is in de degradatie-verschijnselen van lithium-ioncellen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de eenvoud van de celconstructie, samen met de betrouwbaarheid van de meting van elektrochemische eigenschappen.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot het bewaken van de elektrochemische kenmerken van anode en kathode afzonderlijk tijdens het laad- en ontlaadproces vanwege de aanwezigheid van de referentie-elektrode. Bouw de referentie-elektrode met geëmaileerde koperdraad. Snijd voor elke drie-elektrodecel een draad van 120 millimeter lang. Plaats een uiteinde van de draad ongeveer tien millimeter in een laboratoriumpers en breng vier megapascal druk uit. Verwijder de draad en snijd deze zodat het platte gedeelte ongeveer twee millimeter lang is. Geb

three-electrode-coin-cell-preparation-electrodeposition-analytics-for

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

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

Lithium-ion accu's gebruiken ontvlambare en vluchtige organische elektrolyten die geschikt zijn voor de omgevingstemperatuur toepassingen zijn. Een veiliger alternatief voor organische elektrolyten zijn vaste polymeer batterijen. Vaste polymeer batterijen veilig werken bij hoge temperaturen (&gt; 120 ° C), waardoor ze voor toepassingen bij hoge temperatuur, zoals diepe olieboringen en hybride elektrische voertuigen maken. Dit document zal (a) het polymeer synthese, (b) het polymeer geleiding...

Solid-state entcopolymeer Elektrolyten voor Lithium Battery Toepassingen

We beschrijven het gebruik van synchrotron X-straal absorptie spectroscopie (XAS) en röntgendiffractie (XRD) technieken om details van intercalatie / deintercalation processen elektrodematerialen voor Li-ion en Na-ion batterijen probe. Zowel in situ en ex situ experimenten worden gebruikt om structurele gedrag van de werking van inrichtingen relevante begrijpen...

Karakterisering van elektrode materialen voor lithium-ion en Natrium ion accu&#39;s met synchrotron straling Technieken

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

Synchrotron-gebaseerde harde X-ray microtomografie wordt gebruikt om de elektrochemische groei van dendrieten van een lithiummetaalelektrode door een membraan van vaste polymeerelektrolyt in beeld te brengen.

Failure Analysis Batterijen met synchrotron gebaseerde Hard X-ray Microtomografie

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.

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

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

Hier beschrijven we protocollen om fosfonium-gebaseerde ionische vloeistof en lithium bis(trifluormethaan)sulfonimide zout elektrolyten te bereiden, en assembleren we een niet-ontvlambare en op hoge temperatuur functionerende lithium-ion muntcelbatterij.

Synthese van ionische vloeistof Based Elektrolyten, Assemblee van Li-ion batterijen, en metingen van de prestaties bij hoge temperatuur

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.

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

Dit werk is gericht op het bepalen van de reactiekinetiek van Li-ion batterij kathode en anode materialen die thermische runaway (TR) ondergaan. Simultane thermische analyse (STA)/Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer/GasChromatografie Massaspectrometrie (GC-MS) werden gebruikt om thermische gebeurtenissen te onthullen en geëvolueerde gassen te detecteren.

Identificatie en kwantificering van ontledingsmechanismen in lithium-ionbatterijen; Input to Heat Flow Simulation voor het modelleren van thermal runaway

Dit protocol beschrijft een dosisgecontroleerde cryogene scanning electron nanobeam diffractie (cryo-SEND) workflow voor het karakteriseren van straalgevoelige batterij-interfaces. Het behoudt natuurlijke vaste-elektrolyt-interfasen door ijsvrije cryogene behandeling, elektronendosiscontrole en diffractiegebaseerde beeldvorming te combineren. De workflow bevat richtlijnen voor monstervoorbereiding, cryogene overdracht, straaluitlijning en gegevensverwerving.

Cryogene scanning-elektronen-nanobeam-diffractie-workflows voor structurele karakterisering van straalgevoelige batterijgrensvlakken

Leer hoe u een betrouwbare drie-elektrode coin cell opstelt om degradatie in lithium-ion batterijen te onderzoeken. Deze methode maakt onafhankelijke analyse van anode en kathode mogelijk.

Drie-elektrode Coin Cell voorbereiding en Electrodeposition Analytics voor Lithium-ion batterijen

Meer video's verkennen