Introduction
लिथियम आयन बैटरी ऊर्जा भंडारण उपकरणों 1-4 की बढ़ती जरूरतों को पूरा करने के लिए एक आशाजनक स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं। LIBS की क्षमता में सुधार केवल बिजली के वाहनों 5,6 के प्रभावी रेंज में सुधार, लेकिन यह भी बदले में ग्रिड ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों 7 में उपयोग के लिए LIBS की व्यवहार्यता बढ़ जाती है जो मुक्ति की गहराई को कम करने के द्वारा अपने जीवन चक्र में सुधार नहीं होगा।
मूल रूप से 1970 के दशक के 8 में एड्स सुनवाई के लिए इस्तेमाल किया, सिक्का कोशिकाओं आज आमतौर पर नए और मौजूदा इलेक्ट्रोड सामग्री के विकास और मूल्यांकन में इस्तेमाल कर रहे हैं। बैटरी के लिए छोटी सी फार्म कारकों में से एक के रूप में, इन कोशिकाओं को एक शैक्षिक अनुसंधान सेटिंग में बैटरी बनाने के लिए एक सरल और प्रभावी तरीके से प्रतिनिधित्व करते हैं। एक ठेठ लिथियम-आयन बैटरी एक कैथोड, एनोड, वर्तमान कलेक्टरों, और एनोड और कैथोड के shorting रोकता है कि एक झरझरा विभाजक के होते हैं। एक लिथियम आयन बैटरी के आपरेशन के दौरान, आईओएनएस और इलेक्ट्रॉनों मोबाइल हैं। निर्वहन के दौरान, आयनों झरझरा विभाजक के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) से और सकारात्मक इलेक्ट्रोड, या कैथोड में यात्रा करते हैं। इस बीच, इलेक्ट्रॉनों अंत में कैथोड पक्ष पर आयनों के साथ पुनर्संयोजन, बाहरी सर्किट के पार, वर्तमान कलेक्टर के माध्यम से यात्रा करते हैं। आयन और इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के साथ जुड़े किसी भी प्रतिरोध को कम करने के लिए, घटकों के ठीक से उन्मुख होने की जरूरत है - दूरी आयनों पर्यटन को कम से कम किया जाना चाहिए। आमतौर पर इन घटकों को एक "सैंडविच" विन्यास संयुक्त रहे हैं। बिजली के वाहनों, सेल फोन, और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में इस्तेमाल बैटरी spirally घाव या मुड़ा, बैटरी के फार्म का कारक पर निर्भर कर रहे हैं कि बड़े सैंडविच से मिलकर बनता है। कोशिकाओं के इन प्रकार के उच्च लागत वसूल बिना छोटे पैमाने पर निर्माण करने के लिए बहुत मुश्किल हो सकता है। हालांकि, एक सिक्का सेल में कोशिका के भीतर केवल एक ही सैंडविच है। विशेष उपकरणों इलेक्ट्रोड बनाने के लिए भी आवश्यक है, हालांकि मैं एन सिक्का कोशिकाओं, खुद को जल्दी से एक नियंत्रित वातावरण में हाथ से इकट्ठा किया और सील किया जा सकता कोशिकाओं।
बैटरी के प्रदर्शन, प्रकार की परवाह, सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट की पसंद है, और सेल वास्तुकला 4,9-13 कि फार्म सामग्री पर निर्भर है। एक ठेठ उदारीकरण इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय additive, बहुलक बांधने की मशीन, और एक इलेक्ट्रोलाइट से भर जाता है कि शून्य अंतरिक्ष ली युक्त का एक संयोजन से बना है। - अक्सर कम ध्यान दिया जाता है कि एक कदम शुष्क पाउडर मिश्रण, गीला मिश्रण, सब्सट्रेट तैयारी, फिल्म आवेदन, और सुखाने: इलेक्ट्रोड प्रसंस्करण पांच मुख्य चरणों में आयोजित किया जा सकता है। इन प्रसंस्करण कदम का उपयोग कर एक इलेक्ट्रोड का उत्पादन करते हैं, अंत लक्ष्य सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय additive, बांधने की मशीन से मिलकर एक वर्दी इलेक्ट्रोड फिल्म को प्राप्त है। यह समान वितरण LIBS 14-18 के अनुकूलतम प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है।
NT "> इस गाइड नए और मौजूदा इलेक्ट्रोड सामग्री के मूल्यांकन के लिए सिक्का कोशिकाओं का निर्माण करने के लिए ऊर्जा और परिवहन विज्ञान प्रयोगशाला में टेक्सास ए एंड एम (ETSL) पर और टेक्सास राज्य विश्वविद्यालय में उपयोग किया कदम का प्रतिनिधित्व करता है। कई स्रोतों में दस्तावेज पाया बुनियादी कदम से परे , हम अक्सर इसी तरह के तरीकों के दस्तावेज और कई प्रकाशनों के बाहर छोड़ दिया जाता है कि महत्वपूर्ण जानकारी टिप्पण, महत्वपूर्ण कदम पर हमारी अपनी विशेषज्ञता को शामिल किया है। इसके अतिरिक्त, हमारी प्रयोगशाला में उपयोग प्राथमिक शारीरिक और विद्युत तरीकों (galvanostatic साइकिल और विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS)) भीतर स्पष्ट कर रहे हैं।Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
इस प्रोटोकॉल में उपयोग सॉल्वैंट्स, अभिकर्मकों, या सूखे पाउडर के किसी भी उपयोग करते समय सावधानी प्रयोग किया जाना चाहिए। सभी एमएसडीएस शीट पढ़ें और उचित सुरक्षा उपाय करते हैं। मानक सुरक्षा उपकरणों के दस्ताने, सुरक्षा चश्मा, और एक प्रयोगशाला कोट भी शामिल है।
1. कैथोड तैयारी
नोट: कैथोड निर्माण की प्रक्रिया के योजनाबद्ध सिंहावलोकन चित्र 1 में प्रस्तुत किया है।
कैथोड बनाने के लिए ETSL में उपयोग कदम की चित्रा 1. योजनाबद्ध सिंहावलोकन। मुख्य प्रक्रिया सिक्का कोशिकाओं में इलेक्ट्रोड चादर और समावेश के सूखने के बाद एक साफ एल्यूमीनियम सब्सट्रेट, पर तैयारी और इलेक्ट्रोड घोल की कास्टिंग भी शामिल है। के लिए यहां क्लिक करें एक बड़ा ve देखनेयह आंकड़ा की rsion।
- एल्यूमीनियम सब्सट्रेट तैयारी
- कट "12 से" एक 4.5 एक पेपर कटर या कैंची का उपयोग 15 माइक्रोन मोटी एल्यूमीनियम (अल) पन्नी की चादर।
- बोर्ड के लिए पन्नी पालन करने के लिए एक साफ प्लास्टिक बोर्ड की सतह पर एसीटोन स्प्रे और फिर बोर्ड पर पन्नी चादर जगह है।
- पन्नी की सतह पर एसीटोन के एक उदार राशि स्प्रे और छोटे अर्द्ध सर्कल गतियों के साथ एक स्कॉच पैड का उपयोग कर पूरी सतह हाथ धोने के लिए शुरू करते हैं। सतह पर अतिरिक्त एसीटोन स्प्रे और एक कागज तौलिया के साथ छाछ नीचे पोंछे।
- विपरीत पक्ष के लिए कदम 1.1.2-1.1.3 दोहराएँ और फिर कास्टिंग पक्ष के लिए एक बार फिर दोहराना।
- धो, पहले तो फ्लिप और विपरीत दिशा से दोहराएँ पक्ष कास्टिंग पर विआयनीकृत (डीआई) पानी के साथ अल चादर etched। डि पानी प्रदर्शित करता गरीब wettability के रूप में अल पन्नी की सतह को पुन: हाथ धोने और बूंदों के गठन के बिना चादर की सतह से प्रवाह नहीं है। Isopropyl साथ rinsing दोहराएँशराब।
- दो कागज तौलिए के बीच साफ अल चादर स्थानांतरण और दो फ्लैट विमानों और कागज तौलिये के बीच संपीड़न के तहत लगभग 20 मिनट के लिए शुष्क करने की अनुमति देते हैं।
- घोल तैयार
- इलेक्ट्रोड चादर के वांछित संरचना के आधार पर सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय additive और बांधने की मशीन का वजन चुनें। (70% wt लिथियम मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड, Lini 1/3 करोड़ 1/3 सह 1/3 हे 2 (एनएमसी, सक्रिय सामग्री), 20 भार% कार्बन ब्लैक के साथ, प्रवाहकीय 1.25 ग्राम की कुल शुष्क पाउडर वजन चुनें additive) और 10% polyvinylidene Difluoride (PVDF, बांधने की मशीन)।
- एनएमसी के बाहर 0.875 ग्राम और एक सुलेमानी मोर्टार और मूसल में कार्बन ब्लैक और जगह के 0.25 छ उपाय। हल्के से पीस के बिना सामग्री को एक साथ मिला लें। एक मिश्रण एक समान पाउडर नेत्रहीन मनाया जाता है, जब तक 3-5 मिनट के लिए मोर्टार और मूसल में हाथ से चक्की के लिए फार्म का प्रारंभ होने के बाद।
- एक डिस्पोजेबल मिश्रण ट्यूब में मिश्रित पाउडर स्थानांतरणके एक टुकड़े के साथ एक कागज वजन। 1-मिथाइल-2-pyrrolidinone की 5.5 मिलीलीटर (एनएमपी), गैर जलीय विलायक के साथ-साथ, पाउडर के लिए 16 गिलास गेंदों (6 मिमी व्यास) जोड़ें।
- ट्यूब ड्राइव स्टेशन पर डिस्पोजेबल ट्यूब प्लेस और जगह में ताला। पर ड्राइव कर देते हैं और धीरे-धीरे अधिकतम गति को बढ़ाने के लिए। सामग्री 15 मिनट के लिए मिश्रण करने के लिए अनुमति दें।
- ट्यूब को सीधे एन एम पी समाधान में एक 10% PVDF की 1.25 ग्राम जोड़ें। 1.2.4 में एक ही प्रक्रिया के बाद, वापस ड्राइव पर ट्यूब प्लेस और 8 मिनट के लिए मिश्रण की अनुमति है। ट्यूब प्रायर (नीचे) कास्टिंग के लिए अधिक से अधिक 5 मिनट के लिए बैठने की अनुमति दी है, तो एक अतिरिक्त 15 मिनट के लिए सामग्री मिश्रण।
- कास्टिंग और सुखाने
- Isopropyl शराब और एक कागज तौलिया के साथ स्वत: फिल्म अपप्लिकेर की धातु की सतह को साफ करें। डॉक्टर ब्लेड साफ है, और वांछित कास्टिंग ऊंचाई (200 माइक्रोन) पर सेट है कि सुनिश्चित करें।
- फिल्म अपप्लिकेर की सतह के लिए isopropyl शराब की एक परत लागू करें और डीआरआई जगहएड एल्यूमीनियम सब्सट्रेट नीचे की सतह पर चमकदार साइड। सभी झुर्रियाँ और isopropyl हटा रहे हैं जब तक एक मुड़ा हुआ कागज तौलिया के साथ अतिरिक्त isopropyl शराब बाहर दबाएं। जगह में मजबूती से सब्सट्रेट के एक धारण करके सब्सट्रेट फाड़ से बचने के लिए ध्यान रखना।
- ट्यूब ड्राइव से मिश्रण ट्यूब निकालें और कंटेनर खुला। लगभग 1 इंच सब्सट्रेट के शीर्ष (प्रारंभिक कास्टिंग की ओर) से 2-3 इंच लाइन में सब्सट्रेट की सतह पर घोल डालो। स्वच्छ धातु चिमटी के साथ चादर से किसी भी कांच गेंदों निकालें।
- 20 मिमी / सेकंड के लिए कास्टिंग गति सेट करें, और फिल्म अपप्लिकेर की कास्टिंग हाथ को सक्रिय करें।
- कोई सिलवट चादर पर फार्म सुनिश्चित करने के लिए गत्ते के पतले टुकड़े का उपयोग कर फिल्म अपप्लिकेर की सतह से डाली इलेक्ट्रोड लिफ्ट।
- इलेक्ट्रोड चादर आरटी पर 16 घंटे के लिए शुष्क करने की अनुमति दें (~ 24 डिग्री सेल्सियस) ~ 3 घंटे के लिए या चादर से सूखा है जब तक 70 डिग्री सेल्सियस पर सुखाने के द्वारा पीछा किया। इलेक्ट्रोड एक फू में पर्यावरण की दृष्टि से अलग-थलग है कि यह सुनिश्चित करेंमुझे डाकू या गैर वर्दी सुखाने को रोकने के लिए सील कक्ष।
- कैथोड इलेक्ट्रोड पंचिंग
- एल्युमीनियम धातु का एक साफ चादर पर सूखे इलेक्ट्रोड शीट रखें। "(किनारों गैर वर्दी दिखाई दे सकते हैं)। धीरे-धीरे (हाथ से) पंच के लिए दबाव लागू करते हैं और छेद पंच और एक वर्दी सतह के साथ चादर का एक क्षेत्र पर धीरे यह जगह" के किनारों के आसपास "दबाव रोल एक आधा बाहर ले जाओ पंच एक साफ कटौती सुनिश्चित करने के लिए।
- (वैकल्पिक) मैनुअल छिद्रण के एवज में एक सटीक डिस्क कटर का उपयोग एक इलेक्ट्रोड डिस्क बाहर कट।
- साफ है, प्लास्टिक चिमटी के साथ चादर से इलेक्ट्रोड निकालें और इलेक्ट्रोड सतह का सामना करना पड़ के साथ एक लेबल शीशी में जगह। दो बार दोहराएँ।
- (वैकल्पिक) प्रयोगशाला प्रेस की सतह पर एक मुक्का मारा इलेक्ट्रोड रखें। लगभग 4 एमपीए (इष्टतम दबाव में उपयोग प्रेस के आधार पर अलग अलग होंगे) के दबाव लागू करें। शेष इलेक्ट्रोड के लिए दोहराएँ।
- एक VACU में शीशियों रखेंउम ओवन और किसी भी शेष नमी को दूर करने के लिए 12 घंटे के लिए -0.1 एमपीए में 120 डिग्री सेल्सियस पर इलेक्ट्रोड के लिए आगे सूखी अनुमति देते हैं। बाद इलेक्ट्रोड हटाने और 0.0001 ग्राम के भीतर उन्हें वजन।
- Glovebox की ड्योढ़ी खोलें और ट्रे पर शीशियों जगह है। कक्ष के दरवाजे बंद कर दें और ड्योढ़ी हैच कसने के लिए दो उंगलियों का उपयोग करके एक तंग सील किया जाता है।
- -0.1 एमपीए के लिए नीचे वैक्यूम ले आओ, और फिर आर्गन के साथ भरें। Glovebox में ले जाया नमूनों पर निर्भर करता है, इस प्रक्रिया को 1-2 बार दोहराएँ।
पूर्ण सेल के लिए 2. एनोड शीट
- बजाय एल्यूमीनियम पन्नी की सब्सट्रेट के रूप में 9 माइक्रोन मोटी तांबे पन्नी का उपयोग कर को छोड़कर दोहराएँ धारा 1। चादर की रचना विशिष्ट जरूरतों को फिट करने के लिए परिवर्तित किया जा सकता।
3. सिक्का सेल पूर्व विधानसभा
सावधानी: सिक्का कोशिकाओं के निर्माण को एक glovebox के भीतर एक निष्क्रिय (आर्गन) वातावरण में किया जाता है। एXtreme सावधानी बाहरी वातावरण के लिए आंतरिक वातावरण के जोखिम को कम करने के लिए लिया जाना चाहिए। Glovebox के भीतर तेज सामग्री के साथ काम संभव हो तो कम से कम किया जाना चाहिए। एक सामान्य नियम के रूप में, glovebox के भीतर एक कार्य कार्य के बाहर प्रदर्शन किया जाएगा, जिस पर गति की तुलना में 3 गुना ज्यादा समय लेना चाहिए। दस्ताने भी विभिन्न पदार्थों के साथ कार्य करते समय जोखिम को कम करने के लिए glovebox दस्ताने पर पहना जाना चाहिए।
नोट: इस तरह के (घटक प्लेसमेंट के लिए) प्लास्टिक चिमटी के रूप में उपकरण टोपी, मामला, लहर स्प्रिंग्स, गास्केट, स्पेसर, लिथियम रिबन, इलेक्ट्रोलाइट सहित और शेष सिक्का सेल के निर्माण के लिए आवश्यक घटक है, एक आर्गन से भरे glovebox भीतर समाहित कर रहे हैं ओ 2 और एच के साथ 2 हे स्तरों लाख प्रति 0.5 भागों नीचे बनाए रखा। (एक प्रकार का वृक्ष मुक्त कार्य पोंछे सहित) glovebox में डाला सभी घटकों हे गर्म किया जाना चाहिए / -0.1 एमपीए के दबाव में 120 डिग्री सेल्सियस पर एक वैक्यूम ओवन में एन किसी भी दूर करने के लिएनमी।
- काउंटर इलेक्ट्रोड तैयारी
- Glovebox के भीतर, मोहरबंद कंटेनर से (0.75 मिमी मोटी) लिथियम रिबन हटाने और एक प्लास्टिक ब्लॉक की सतह पर एक हिस्से को बाहर रोल। एक रेजर ब्लेड का प्रयोग, ध्यान से पन्नी सतह से किसी भी काले रंग का ऑक्सीकरण दूर परिमार्जन। दस्ताने काटने से बचने के लिए अत्यधिक सावधानी रखना।
- एक 9/16 "छेद पंच ले लो और लिथियम रिबन की एक डिस्क बाहर पंच। पंच के बाहर लिथियम डिस्क पुश करने के लिए एक (glovebox भीतर रबर के दस्ताने से लिथियम से अलग) उंगली या अन्य कुंद उपकरण का उपयोग करें।
- एक 0.5 मिमी मोटी स्पेसर ले लो और धीरे उंगलियों के बीच की सतह के लिए लिथियम डिस्क लागू होते हैं। स्पेसर के केंद्र के लिए लिथियम डिस्क चिपक जाती है सुनिश्चित करें और फ्लैट है - एक असमान सतह असमान वर्तमान वितरण का कारण बन सकता है।
- इलेक्ट्रोलाइट तैयारी
- (: खंड द्वारा 1 / Dec इस मामले को चुनाव आयोग में 1 एम LiPF 6 में 1) के साथ चुनाव की इलेक्ट्रोलाइट स्टोरइलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक एल्यूमीनियम कंटेनर में हर समय glovebox में सहज है।
- काम कर रहे एक कंटेनर में स्रोत कंटेनर से इलेक्ट्रोलाइट की एक छोटी राशि निकालें।
- Celgard सेपरेटर तैयारी
- प्रिंटर कागज के एक मुड़ा हुआ चादर के बीच विभाजक झिल्ली के एक पत्रक रखें। एल्युमीनियम धातु की एक शीट पर मुड़ा हुआ कागज और झिल्ली रखें।
- छेद पंच के शीर्ष पर एक cushioning परत रखें और एक ¾ "व्यास विभाजक झिल्ली बाहर पंच के लिए एक हथौड़ा का उपयोग करें।
- 1.4.6-1.4.7 में उल्लिखित प्रक्रियाओं का उपयोग glovebox में मुक्का मारा विभाजक डिस्क स्थानांतरण।
नोट: यह निर्माण किया जा रहा हर सिक्के सेल के लिए व्यक्तिगत विभाजक पंच करने के लिए होने से बचने के लिए थोक में इस चरण को पूरा करने के लिए सिफारिश की है।
4. सिक्का सेल विधानसभा
नोट: सिक्का सेल का विन्यास हैचित्रा 2 में प्रस्तुत किया।
चित्रा 2. सिक्का सेल घटकों सेल के भीतर नियुक्ति के क्रम में प्रदर्शित। कैथोड के प्लेसमेंट सेल की सील द्वारा पीछा विभाजक, गैस्केट, काउंटर इलेक्ट्रोड और लहर वसंत, द्वारा पीछा किया जाता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
- आंतरिक ड्योढ़ी दरवाजा खोलो। Glovebox में ड्योढ़ी के भीतर किसी भी घटक खींचो और इंटीरियर ड्योढ़ी दरवाजा reseal।
- एक छोटे से तौलना नाव में एक सिक्का सेल मामले रखें। सिक्का सेल मामले के केंद्र में कैथोड रखें। इलेक्ट्रोड के केंद्र के लिए इलेक्ट्रोलाइट की 1-2 ~ 30 μl बूँदें लागू है और इस मामले के रिम के विपरीत दिशा में एक बूंद लागू होते हैं।
- पर एक भी ¾ "विभाजक की जगहइलेक्ट्रोड की सतह के लिए। सेना के बाहर किसी भी चिमटी की एक जोड़ी के फ्लैट बढ़त का उपयोग फंस हो जाते हैं कि बुलबुले, और होंठ द्वारा मामले हथियाने और हल्के से जगह में इलेक्ट्रोड दोहन से कैथोड फिर से केंद्र। यह अपनी मूल स्थिति में चिपक जाती है, तो इलेक्ट्रोड के बेहतर आंदोलन के लिए अनुमति देने के लिए इलेक्ट्रोलाइट का एक अतिरिक्त 1-2 बूँदें लागू करें।
- फ्लैट की ओर नीचे की ओर और ओंठों पक्ष का सामना करना पड़ के साथ मामले में गैसकेट रखें। से पहले सेल प्रविष्टि के लिए प्रकाश को धारण करने से गैसकेट के उन्मुखीकरण की पुष्टि करें।
- सेल के केंद्र के लिए इलेक्ट्रोलाइट के 2-3 ~ 30 μl बूँदें लागू करें, और लिथियम नीचे का सामना करना पड़ के साथ केंद्र पर तैयार काउंटर इलेक्ट्रोड जगह है। केंद्रित काउंटर इलेक्ट्रोड के शीर्ष पर लहर वसंत रखें।
- यह लहर वसंत सतह के सबसे शामिल है कि एक घुमावदार, उत्तल meniscus रूपों तक इलेक्ट्रोलाइट के साथ सीमा (~ 0.7 एमएल) के लिए सेल भरें।
- ध्यान से सेल का उपयोग टी के शीर्ष पर सिक्का सेल टोपी जगहवह सेल पर खड़ी केंद्रित टोपी धारण करने के लिए चिमटी। इलेक्ट्रोलाइट की अत्यधिक हानि से बचने के लिए टोपी केंद्र के लिए ध्यान रखना।
- यह गैसकेट के होंठ में सेटों तक (हाथ से) टोपी पर नीचे दबाएँ। Crimper करने के लिए सेल स्थानांतरण और सेल crimping मरने की नाली में केंद्रित है कि यह सुनिश्चित करें। ~ 6.2 एमपीए (900 साई) और रिहाई के दबाव को सेल समेटना।
- Crimper (हाथ से) से सेल निकालें, और किसी भी अतिरिक्त इलेक्ट्रोलाइट को साफ। चरणों को दोहराएँ 4.2- 4.9 सभी वांछित कोशिकाओं का निर्माण कर रहे हैं जब तक। एक उपयुक्त कंटेनर में कचरा जगह, किसी भी इलेक्ट्रोलाइट गिरा साफ करें। Glovebox से बाहर कोशिकाओं स्थानांतरण और उन्हें लेबल।
5. विद्युत मूल्यांकन
- बैटरी cycler के लिए साफ कोशिकाओं कनेक्ट करें। टर्मिनलों सही ढंग से खुले सर्किट संभावित मापने से जुड़े हुए हैं सुनिश्चित करें। सकारात्मक नहीं हैं, तो कनेक्शन रिवर्स।
- सूखे चुनाव के वजन के आधार पर वांछित वर्तमान गणनाएल्यूमीनियम सब्सट्रेट, एल्यूमीनियम, वजन से सक्रिय सामग्री प्रतिशत के ज्ञात बड़े पैमाने पर, और उपयोग सक्रिय सामग्री का दर्जा विशिष्ट क्षमता की सतह पर लताड़ दिया।
- 0.70 × 155 एमएएच / छ = 0.3906 महिंद्रा × - एक .0090 जी की मापी इलेक्ट्रोड जन, 0.0054 जी के एल्यूमीनियम डिस्क जन, और 155 एमएएच / जी के साथ निर्धारित क्षमता (0.0054 जी .0090 छ) के रूप में वांछित वर्तमान निर्धारित करते हैं। पूरी तरह से 1 घंटा (1 सी) में सेल का निर्वहन करने के लिए आवश्यक वर्तमान में मुक्ति के लिए, लागू वर्तमान .3906 मा है।
- / प्रभारी 4 बार सेल्सियस की दर / 10 (galvanostatic, वर्तमान निरंतर) में 4.2 वी और 2.8 वी साइकिल सेल के ऊपरी और निचले वोल्टेज के स्तर के बीच सेल का निर्वहन करने cycler पर समय निर्धारित करें। तो सी / 10 में एक बार सेल चार्ज करते हैं।
- 5 वीं सी / 10 चार्ज करने के बाद, cycler से सेल को दूर (यदि आवश्यक हो) और 1 घंटे के लिए आराम करने के बाद, सेल पर विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी 19 (EIS) प्रदर्शन करते हैं। वापस सेल की जगहसी / 10 में cycler और छुट्टी पर। 1 घंटे के लिए आराम करने के बाद एक बार फिर EIS प्रदर्शन करते हैं।
- 100 1C चक्रों के बाद सी / 5, सी, -2, 5C, और 10C की दरों पर cycler और चक्र पर वापस सेल 5 बार सेल रखें।
- कैथोड में सक्रिय सामग्री वर्तमान के द्रव्यमान से महिंद्रा में क्षमता से विभाजित करके प्रत्येक सी-दर पर कोशिकाओं की विशिष्ट क्षमता का निर्धारण। पहले 5 1 सी चक्र की औसत विशिष्ट क्षमता से पिछले 5 1 सी चक्र की औसत विशिष्ट क्षमता को विभाजित करके क्षमता प्रतिधारण की गणना।
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Representative Results
एक ठीक से डाली इलेक्ट्रोड चादर सतह उपस्थिति में एक समान दिखाई देते हैं और ठीक से वर्तमान कलेक्टर का पालन करना चाहिए। आमतौर पर इलेक्ट्रोड चादर के flaking गरीब सब्सट्रेट के नक़्क़ाशी, या प्रारंभिक मिश्रण चरण में थोड़ा एन एम पी करने के लिए होने या तो कारण होता है। वैकल्पिक रूप से, बहुत ज्यादा एनएमपी वांछनीय नहीं है जो porosity के एक उच्च डिग्री, प्रदर्शित करने के लिए चादर का कारण बन सकता है। अन्त में, एक तिहाई पैटर्न पूलिंग घटित करने के लिए लगता है, इलेक्ट्रोड सतह पर मनाया जा सकता है। कक्ष (नमी, तापमान, और किसी भी हवाई आंदोलन) के परिवेश की स्थिति के साथ बातचीत के इस व्यवहार के लिए सबसे अधिक संभावना कारण होते हैं। एक धूआं हुड के भीतर अलगाव इस व्यवहार को रोका जा सकता है। इन स्थितियों में 3 चित्र में देखा जा सकता है।
नहीं टूटी किनारों के साथ, 4 चित्र में दिखाया गया है सिक्का सेल दिखाई देनी चाहिए। सेल ठीक से एटीएम के लिए, जोखिम सील नहीं किया जाता है तोosphere सेल खुला पॉप करने के लिए कारण होगा जो लिथियम, की सूजन का कारण होगा। यह crimping जब सेल को कुचलने के लिए भी संभव है। इस crimping दबाव को रोकने के लिए चुना crimper और सेल घटकों के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप इलेक्ट्रोड सतह की (SEM) इमेजिंग (चित्रा 5) एक सिक्का सेल के निर्माण में उपयोग एक कैथोड की जटिलता का पता चलता है। दिखाया बड़े कण सक्रिय सामग्री रहे हैं। शेष सामग्री PVDF और कार्बन ब्लैक का एक संयोजन है।
संरचना ही प्रकृति में स्टोकेस्टिक है, लेकिन उचित प्रसंस्करण चादर के भीतर कणों के वितरण को प्रभावित करती है। सुखाने नकारात्मक सेल के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं कि बांधने की मशीन और प्रवाहकीय additive के एक गरीब वितरण का कारण बन सकता है। भी सूख गया था कि एक पत्रक के लिए प्रतिनिधि साइक्लिंग परिणाम चित्रा 6 में दिखाया गया हैतेजी से और ठीक से प्रस्तुत दो चरण की प्रक्रिया का उपयोग सूख गया था कि एक चादर।
इस साइकिल डेटा हमें विभिन्न दरों पर कोशिकाओं की (विशिष्ट क्षमता के संदर्भ में) के प्रदर्शन को देखने के लिए अनुमति देता है, और हमें बढ़ाया साइकिल चालन के बाद क्षमता प्रतिधारण को देखने के लिए अनुमति देता है। ऐसे 7 चित्र में दिखाया उन के रूप में निर्वहन घटता निर्वहन वक्र नीचे क्षेत्र के रूप में चुना गया है, जो कोशिकाओं के विशिष्ट ऊर्जा देखने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
विचाराधीन कोशिकाओं के लिए EIS डेटा आगे कोशिकाओं को चिह्नित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एक प्रतिनिधि EIS स्पेक्ट्रम 8 चित्रा में देखा जा सकता है।
EIS स्पेक्ट्रा की तुलना, (एक छुट्टी दे दी सेल के लिए) दो प्राथमिक घटकों (i) उच्च आवृत्ति अर्धवृत्त, और (ii) कम आवृत्ति पूंछ रहे हैं। पूंछ की ढलान होने के कारण प्रतिरोध को इंगित करता हैप्रसार, और अर्धवृत्त आवृत्ति रेंज पर निर्भर करता है, हस्तांतरण प्रतिरोध को चार्ज करने के कारण प्रतिरोध, और कई अन्य योगदान की एक संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। अलग तरह से सूख इलेक्ट्रोड के मामले में, जल्दी सूख चादर उच्च चार्ज हस्तांतरण प्रतिरोध का संकेत एक बड़ा त्रिज्या है।
Porosity और इलेक्ट्रोड मोटाई के प्रभाव के लिए प्रतिनिधि परिणाम अतिरिक्त 9 चित्रा में नीचे दिखाई जाती हैं।
एक पतली चादर छोटी प्रसार दूरी के लिए अनुमति देता है, और porosity इसके अतिरिक्त अधिक कुशल हस्तांतरण के लिए अनुमति देने के लिए अनुकूलित किया जा सकता। Tradeoffs 19,20 मौजूद होगा, क्योंकि यह इन मापदंडों को पूर्ण नहीं कर रहे हैं कि पहचान करने के लिए, तथापि, महत्वपूर्ण है। कास्टिंग मोटाई, गारा चिपचिपाहट और संरचना, और सभी कैलेंडर की डिग्री एक चादर के porosity और मोटाई पर सीधा प्रभाव पड़ता है। इस प्रकार ध्यान से manipइस दस्तावेज़ में उल्लिखित चरणों ulating, microstructural विशेषताओं से नियंत्रित किया जा सकता है।
चित्रा 3. इलेक्ट्रोड शीट: (ए) बहुत कम एनएमपी बहुत ज्यादा एनएमपी के साथ (बी), और गैर वर्दी सुखाने के साथ (सी) के साथ। एक परिणाम के रूप में गरीब यांत्रिक स्थिरता और कम विद्युत प्रदर्शन में प्रत्येक स्थिति का परिणाम है। आमतौर पर इलेक्ट्रोड चादर के flaking प्रारंभिक मिश्रण चरण में थोड़ा एन एम पी करने के लिए या तो गरीब सब्सट्रेट के नक़्क़ाशी, या होने के कारण होता है (एक)। वैकल्पिक रूप से, बहुत ज्यादा एन एम पी (ख) वांछनीय नहीं है जो porosity के एक उच्च डिग्री, प्रदर्शित करने के लिए चादर का कारण बन सकता है। अन्त में, कि दिखाई दे सकता है एक गैर वर्दी सतह (ग) सुखाने के दौरान सामग्री पूलिंग दिखने में समान है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा ठीक से crimped (बाएं) और एक अनुचित तरीके से crimped सेल तुरंत crimping के बाद काफ़ी खुला हो जाएगा या बाद में। कई घंटे से अधिक पॉप कर सकते हैं (दाएं)। अनुचित तरीके से crimped किया गया है कि 4. सिक्का सेल यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
Uncalendered एनएमसी कैथोड की सतह की चित्रा 5. SEM छवि। सक्रिय सामग्री (एनएमसी) सक्रिय सामग्री के कणों के आसपास के बांधने की मशीन / additive (PVDF / कार्बन ब्लैक) समग्र के साथ बड़े गोलाकार कण (~ 10 माइक्रोन व्यास) के रूप में देखा जा सकता है । बाएं छवि के लिए पैमाने 50 माइक्रोन है और सही है10 माइक्रोन। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 6 साइकल चलाना डेटा सी / 10, सी / 5, सी, -2, 5C की दरों पर। बहुत जल्दी (अनुचित) सूख एक इलेक्ट्रोड और एक दो चरण सूखी उपयोग एक कम दर के लिए कोशिकाओं की विशिष्ट क्षमता दिखाया गया है, और 1 सी में लंबे समय तक साइकिल चालन के द्वारा पीछा 10C। प्रोटोकॉल में दर्शाया सामग्री लोडिंग के साथ ली कोशिकाओं - कोशिकाओं एनएमसी से मिलकर कोशिकाओं के साथ आर टी (~ 22 डिग्री सेल्सियस) पर साइकिल थे। सी-दर एनएमसी की निर्धारित क्षमता के संबंध में चुना गया है, लगभग 150 एमएएच / जी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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चित्रा भी जल्दी (अनुचित) सूख एक इलेक्ट्रोड और एक दो चरण सूखी उपयोग एक कम दर के लिए दिखाया 7. निर्वहन वक्र। 1C और 5C की दरों के लिए मुक्ति घटता दिखाए जाते हैं। सेल के विशिष्ट ऊर्जा निर्वहन वक्र नीचे क्षेत्र के रूप में निर्धारित किया जा सकता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
100 मेगाहर्ट्ज। डाटा को एक मेगाहर्ट्ज के एक स्कैनिंग आवृत्ति रेंज के लिए 8 चित्रा उदाहरण EIS स्पेक्ट्रम आंकड़े 7 और 8 में प्रस्तुत एक ही मामलों के लिए 5 वीं सी / 10 छुट्टी के बाद दिखाया गया है।e.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
मुक्ति के प्रदर्शन पर इलेक्ट्रोड मोटाई (ए) और porosity (बी) के 9 चित्रा प्रभाव। इन मानकों में से प्रत्येक (मोटाई, घोल चिपचिपापन, आदि, calendering कास्टिंग) इस तकनीक में चर्चा कदम को नियंत्रित करने से बदला जा सकता है। कृपया यहां क्लिक करें यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए।
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Discussion
गीला मिश्रण चरणों के अनुकूलन जो प्रभावों इलेक्ट्रोड की एकरूपता और आसंजन घोल चिपचिपापन और कोटिंग की क्षमता है, के लिए महत्वपूर्ण हैं। यहां एक उच्च कतरनी मिश्रण विधि विलायक, Additive, बांधने की मशीन, और सक्रिय सामग्री शीशियों में मौजूद गिलास गेंदों की गतिज गतियों का उपयोग एक साथ मिश्रित कर रहे हैं, जहां उपयोग किया जाता है। एक चुंबकीय उत्तेजक विधि की तुलना में यह मिश्रण तकनीक और अधिक तेजी से मिश्रण बार के लाभ प्रदान करता है। अधिक चिपचिपा समाधान प्रभावी रूप से मिश्रित होने के लिए इस के अलावा, इस उच्च कतरनी मिश्रण की अनुमति देता है, और इस तरह के पानी में जिंक गम के रूप में और अधिक कठिन बाँधने मिश्रण करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है। मिश्रण के घर्षण प्रकृति कांच अशुद्धियों इलेक्ट्रोड घोल में मिश्रण करने के लिए पैदा कर सकता है जैसा कि इस प्रभाव को कम करने के लिए इतनी के रूप में इस्तेमाल किया गिलास गेंदों खारिज किया जाना चाहिए। जरूरत गिलास गेंदों की न्यूनतम मात्रा शीशी के भीतर घटकों के मिश्रण की क्षमता पर निर्भर है। हालांकि, एक ऊपरी सीमा के कारण मौजूद हैघोल की हानि के मिश्रण के बाद गिलास गेंदों कोटिंग। बहुत कम घोल या भी कई गेंदों के साथ, यह एक इलेक्ट्रोड कास्ट करने के लिए इलेक्ट्रोड घोल के लिए पर्याप्त निकालने के लिए संभव नहीं होगा। आवश्यक एन एम पी की राशि शुष्क मिश्रण 21 में मौजूद कणों की कुल सतह क्षेत्र पर आधारित है। घटकों के वांछित सूखी वजन अनुपात (80% एनएमसी और 10% PVDF) के साथ 20% करने के लिए विरोध के रूप में 10% कार्बन ब्लैक शामिल करने के लिए समायोजित किया गया है, तो उदाहरण के लिए, एन एम पी का एक काफी कम राशि की आवश्यकता होगी: 2.0 मिलीलीटर (एक साथ शुष्क पाउडर 1 ग्राम की बड़े पैमाने पर)। इसके अलावा, 94% सक्रिय सामग्री, 3% प्रवाहकीय additive और 3% बांधने की एक रचना के साथ, एन एम पी के 1.5 मिलीलीटर (1 जी शुष्क पाउडर जन के साथ फिर से) की आवश्यकता है। यह मुख्य रूप से कार्बन ब्लैक के Brunauer-चींटी-टेलर (शर्त) सतह क्षेत्र शेष घटक की तुलना में बहुत अधिक है कि इस तथ्य को बकाया है। नई वांछित चादर सह के साथ काम कर रहा है जब इस प्रकार प्रारंभिक मिश्रण चरण में उपयुक्त विलायक सामग्री के निर्धारण ध्यान से निर्धारित किया जाना चाहिएmpositions। इस के साथ साथ उल्लेख किया रचना के लिए आदर्श मनाया चिपचिपापन 0.11 पा · सेकंड है। इसे इस्तेमाल इलेक्ट्रोड चादर की रचना विशिष्ट जरूरतों और उपयोग सामग्री के प्रदर्शन को फिट करने के लिए समायोजित किया जाना चाहिए कि ध्यान दिया जाना चाहिए। आमतौर पर, एक उच्च सक्रिय सामग्री सामग्री इलेक्ट्रोड में निष्क्रिय सामग्री पेश की मात्रा को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि tradeoffs वृद्धि हुई दरों पर सेल प्रदर्शन के मामले में मौजूद हैं।
यहां तक कि एक सही घोल के साथ यह कारण वर्तमान कलेक्टर को आसंजन के लिए एक बुरा इलेक्ट्रोड चादर प्राप्त करने के लिए संभव है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, एल्यूमीनियम पन्नी सामग्री रोलिंग जब आत्म आसंजन को रोकने के लिए तेल की एक पतली परत के साथ लेपित है। ठीक से साफ नहीं, तो इस शेष अवशेषों इलेक्ट्रोड आसंजन कम हो जाएगा। सफाई के दौरान, अतिरिक्त जोर इलेक्ट्रोड सब्सट्रेट की साफ-सफाई सुनिश्चित करने की दिशा में लिया जाना चाहिए। चादर साफ किया जाता है जिस क्रम में (पक्ष कास्टिंग, तो बटन पक्ष,) कास्टिंग द्वारा पीछा किया कास्टिंग सतह संभव के रूप में साफ है कि यह सुनिश्चित करने के लिए है। देखभाल के वर्तमान कलेक्टर की सतह से विकृत और सतह खड़ा से मुक्त रहता नहीं है कि काफी नरम (और एक प्रकार का वृक्ष की पर्याप्त मुक्त) इस तरह के हैं कि कागज तौलिए का उपयोग करने के लिए लिया जाना चाहिए। चित्रा 3 में दिखाया इलेक्ट्रोड flaking एक अनुचित तरीके से साफ सब्सट्रेट के उपयोग से उत्पन्न आसंजन का प्रतिनिधि है। यह पर्याप्त नहीं है स्क्रबिंग (और इस प्रकार गरीब wettability में जिसके परिणामस्वरूप) या (सब्सट्रेट सतह की नेत्रहीन नमूदार खड़ा करने में परिणाम कर सकते हैं) भी मुश्किल स्क्रबिंग से हो सकता है। यहाँ उपयोग किया नक़्क़ाशी विधि का उपयोग गैर जलीय विलायक और बांधने की मशीन के साथ अच्छा आसंजन के लिए पर्याप्त है। विभिन्न बाँधने और विलायक ऐसे कोरोना डिस्चार्ज या वर्तमान कलेक्टर की पूर्व गर्मी उपचार के रूप में आसंजन को प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक तरीकों, आवश्यकता हो सकती है। उदाहरण के लिए, हालांकि न्यूनतम मंदी और गीला कम से इलेक्ट्रोड की सतह पर डि पानी का प्रवाहटिंग कोण एक पर्याप्त कास्टिंग सतह को इंगित करता है, बशर्ते wettability जलीय प्रसंस्करण के लिए पर्याप्त नहीं है।
अक्सर कम ध्यान दिया गया है कि एक कदम इलेक्ट्रोड सूख रहा है। यहां सेल के अंतिम microstructure विलायक evaporates के रूप में सेट किया गया है। मोबाइल इलेक्ट्रोड घटक (बांधने की मशीन और additive) के ऊर्ध्वाधर पलायन 22 विकसित करने के लिए इन सामग्रियों की एक ऊर्ध्वाधर वितरण का कारण बन सकता है। अभ्यास में, इलेक्ट्रोड की सतह पर केंद्रित (विलायक के तरल समाधान में मौजूद) बांधने की मशीन और कार्बन के बयान में इलेक्ट्रोड सतह परिणाम (प्रवाहकीय additive) से विलायक का तेजी से वाष्पीकरण। इस आशय किसी भी सुखाने गति से होता है, उच्च दरों पर प्रसार के माध्यम से इन घटकों के पुनर्वितरण के लिए पर्याप्त समय नहीं है। दो चरण प्रक्रिया सुखाने ओवन दौरान microstructure के अंदर फंस विलायक के वाष्पीकरण के द्वारा पीछा किया, मुक्त विलायक की वर्दी वाष्पीकरण के लिए अनुमति देता हैसुखाने चरण।
सिक्का सेल का निर्माण करते हैं, देखभाल एनोड और कैथोड ध्यान से कोशिका के भीतर गठबंधन कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करने के लिए लिया जाना चाहिए। इधर, एक थोड़ा बड़ा व्यास एनोड नियुक्ति में त्रुटि के एक मार्जिन के लिए अनुमति देने के लिए उपयोग किया जाता है। कोशिका के भीतर स्पेसर और लहर वसंत एक पूरा सर्किट का गठन किया है कि इस तरह के आंतरिक घटकों की मोटाई बढ़ाने के लिए काम करते हैं। इसके अलावा इस सर्किट के लिए महत्वपूर्ण लिथियम आयनों यात्रा के माध्यम से जो इलेक्ट्रोलाइट है। दिए गए फार्म पहलू के साथ खाली जगह की एक बड़ी राशि कोशिका के भीतर मौजूद है। इस प्रकार यह कोशिका के भीतर इलेक्ट्रोलाइट वर्तमान की एक असमान राशि के लिए संभव है। पूरी तरह से सेल आर्गन की नहीं है या कम से कम जेब सुनिश्चित भिगोने कि सैंडविच में इलेक्ट्रोलाइट का वितरण परेशान कर सकते हैं मौजूद है।
विद्युत लक्षण वर्णन के दौरान, (यहाँ उपयोग किया जाता है) galvanostatic या potentiostatic साइक्लिंग या तो उपयोग किया जा सकता है। Galvanostatic चार्ज के दौरान / वर्तमान मुद्दों का निर्वहनNT निरंतर बनाए रखा है और आरोप लगाया है या एक ऊपरी या निचले क्षमता की सीमा तक पहुंचने के बाद छुट्टी दे दी रूप में सेल समझा जाता है। इस संभावित सीमा का उपयोग सक्रिय सामग्री पर निर्भर है। इन सीमाओं से परे सक्रिय सामग्री चार्ज या निर्वहन के गिरावट में परिणाम कर सकते हैं। वर्तमान बदलता रहता है, जबकि potentiostatic प्रभारी / निर्वहन के दौरान वोल्टेज, निरंतर बनाए रखा है। Potentiostatic साइक्लिंग में से एक दोष कम सीमा के लिए रवाना ड्रॉप करने के लिए वर्तमान के लिए आवश्यक अतिरिक्त समय है। यह और इच्छित साइक्लिंग दरों उपयोग किया वांछित जानकारी और सामग्री के आधार पर विन्यस्त किया जा करने की आवश्यकता होगी। इस के साथ साथ सूचीबद्ध प्रोटोकॉल एक सामान्य प्रयोजन प्रोटोकॉल है, लेकिन सभी आवश्यकताओं के अनुरूप नहीं हो सकता है।
इस तकनीक को अकादमिक या औद्योगिक अनुसंधान की स्थापना में प्रजनन के लिए उपयुक्त है कि एक ठीक नियंत्रित तरीके से इलेक्ट्रोड चादरें और सिक्का कोशिकाओं के निर्माण के लिए एक तरीका प्रदान करता है। इस तकनीक के मूल सिद्धांतों के आधार के लिए के रूप में उपयोग किया जा सकता हैविशिष्ट चरण अनुकूलित करने की आवश्यकता हो सकती है, हालांकि आर, बड़ा बैटरी फार्म कारकों, जलीय प्रसंस्करण, और विभिन्न सेल chemistries और रचनाओं के लिए इलेक्ट्रोड शीट बनाने। इस तकनीक (सकारात्मक या नकारात्मक) अनुकूलित इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए सीमित है जहां माल की अंतिम वितरण (डोमेन के भीतर शायद वर्दी हालांकि) स्टोकेस्टिक है। इसके अतिरिक्त, बड़े फार्म कारकों के साथ कोशिकाओं के निर्माण का उत्पादन इलेक्ट्रोड आकार के लिए संशोधन (बड़ा कास्टिंग शीट) और उपयोग सेल घटकों की आवश्यकता होगी।
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Acknowledgments
इस काम के लिए आर्थिक रूप से टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय के संकाय अनुसंधान दीक्षा अनुदान (मुखर्जी) और टेक्सास राज्य विश्वविद्यालय शुरू हुआ धन (रोड्स) द्वारा समर्थित है।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| LiNiMNCoO2 (NMC, 1:1:1) | Targray | PLB-H1 | |
| CNERGY Super C-65 | Timcal | ||
| Polyvinylidene Difluoride (PVDF) | Kynar | Flex 2801 | |
| 1-Methyl-2-pyrrolidinone anhydrous, 99.5% NMP | Sigma-Aldrich | 328634 | |
| 1.0 M LiPF6 in EC/DEC (1:1 by vol) | BASF | 50316366 | |
| Celgard 2500 Separator | MTI | EQ-bsf-0025-60C | 25 μm thick; Polypropylene |
| Aluminum Foil | MTI | EQ-bcaf-15u-280 | |
| Lithium Ribbon | Sigma Aldrich | 320080 | 0.75 mm thickness |
| 2-Propanol, ACS reagent, ≥99.5% | Sigma Aldrich | 190764 | |
| Acetone, ACS reagent, ≥99.5% | Sigma Aldrich | 179124 | |
| Stainless Steel CR2032 Coin Cell Kit | Pred Materials | case, cap, and PP gasket | |
| Stainless Steel Spacer | Pred Materials | 15.5 mm diameter x 0.5 mm thickness | |
| Stainless Steel Wave Spring | Pred Materials | 15 mm diameter x 1.4 mm height | |
| Analytical Scale | Ohaus | Adventurer AX | |
| Agate Mortar and Pestle | VWR | 89037-492 | 5 inch diameter |
| Tube Drive | IKA | 3645000 | |
| 20 ml Stirring Tube | IKA | 3703000 | |
| Glass balls | McMaster-Carr | 8996K25 | 6 mm diameter |
| Automatic Film Applicator | Elcometer | K4340M10- | |
| Doctor Blade | Elcometer | K0003580M005 | |
| Die Set | Mayhew | 66000 | |
| Vacuum Oven | MTI | ||
| Vacuum Pump | MTI | ||
| Laboratory Press | MTI | YLJ-12 | |
| Hydraulic Crimper | MTI | MSK-110 | |
| Glovebox | MBraun | LABstar | |
| Battery Cycler | Arbin Instruments | BT2000 | |
| Potentiostat/Galvanostat/EIS | Biologic | VMP3 |
References
- 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).
- Whittingham, M. S. Lithium batteries and cathode materials. Chem Rev. 104, 4271-4301 (2004).
- Ellis, B. L., Lee, K. T., Nazar, L. F. Positive Electrode Materials for Li-Ion and Li-Batteries. Chem Mater. 22, 691-714 (2010).
- Tarascon, J. M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
- 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).
- 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).
- Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. M. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices. Science. 334, 928-935 (2011).
- Esb Inc. Button Cell battery. US patent. Cich, E. R. , US3655452 A (1972).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Dillon, S. J., Sun, K. Microstructural design considerations for Li-ion battery systems. Curr Opin Solid St M. 16, 153-162 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- Liu, Z. X., Battaglia, V., Mukherjee, P. P. Mesoscale Elucidation of the Influence of Mixing Sequence in Electrode Processing. Langmuir. 30, 15102-15113 (2014).
- Liu, Z. X., Mukherjee, P. P. Microstructure Evolution in Lithium-Ion Battery Electrode Processing. J Electrochem Soc. 161, E3248-E3258 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
