Методическая статья

В Ситу нейтронной порошковой дифракции Использование пользовательских производства литий-ионных батарей

DOI:

10.3791/52284

⸱

10 ноября 2014 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Chemistry, University of Sydney, 2Institute for Superconducting & Electronic Materials, University of Wollongong, 3Australian Synchrotron, 4Australian Nuclear Science and Technology Organisation, 5School of Mechanical, Materials, and Mechatronic Engineering, University of Wollongong, 6School of Chemistry, University of New South Wales

В этой статье

Краткое содержание

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

Опишем проектирование и строительство электрохимической ячейки для исследования электродных материалов с использованием на месте нейтронов порошковой дифракции (NPD). Мы кратко прокомментировать чередуются в конструкции Ситу NPD клеток и обсудить методы анализа соответствующих Ситу NPD данные, полученные с помощью этого ячейку в.

Аннотация

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

Литий-ионные аккумуляторы широко используются в портативных электронных устройствах и рассматриваются как перспективные кандидаты на более-энергетических применений, таких как электрические транспортные средства. 1,2 Однако, многие проблемы, такие как плотность энергии и аккумуляторных жизни, необходимо преодолеть, прежде чем этот конкретный Технология батареи может широко применяться в таких приложениях. 3 Это исследование является сложной задачей, и мы наметим метод для решения этих проблем, используя на месте NPD, чтобы исследовать кристаллическую структуру электродов, подвергающихся электрохимической велосипеде (заряда / разряда) в батарее. Данные NPD помочь определить основную структурную механизм, ответственный за целый ряд свойств электрода, и эта информация может направить на развитие более электродов и батарей.

Мы кратко рассмотрим шесть типов батарей разрабатывает на заказ для NPD экспериментов и подробно метод для построения 'ролл-за «ячейку, что мы имеемуспешно используется на высокой интенсивности NPD инструмента, вомбат, в австралийском ядерной науки и техники организации (ANSTO). Конструктивные соображения и материалы, используемые для строительства клеток обсуждаются совместно с аспектами фактическая в Ситу NPD эксперимента и начальных направлений представлены на том, как анализировать такой комплекс данных в точке.

Введение

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

Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают портативный энергию для современной электроники и играют важную роль в высокоэнергетических приложений, таких как электромобили и как накопителей энергии устройств для крупномасштабного производства возобновляемой энергии. 3-7 остается нерешенным ряд проблем, чтобы добиться широкого использования перезаряжаемых Батареи в автомобильное и крупномасштабного хранения, в том числе плотностей энергии и безопасности. Использование методов на места, чтобы исследовать атомных и молекулярных масштабах функцию аккумулятора во время работы становятся все более распространенным, как информация, полученная в этих экспериме....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

1. Сотовые компоненты, необходимые до начала строительства

Примечание: ванадий могут традиционно используется для NPD экспериментов, и это является полностью ванадий труба, которая запечатана на одном конце и открыт на другом конце. Там практически нет сигнала в NPD данных из ванадия.

  1. Отрежьте кусок металлического лития фольги к размерам соответствующих объем ванадия может. Например, вырезать кусок примерно 120 х 35 мм для 9 мм диаметр ванадия может. Кроме того, использовать тонкую литиевую фольгу, чтобы свести к минимуму поглощения нейтронов, отметив, что толщина ниже 125 мкм может быть трудно справиться, не разрывая.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Мы продемонстрировали универсальность в использовании этого ролл-за ячейку в литературе 15,28-30 и здесь мы приведем пример с Ли 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0.5 O 3 электрода. 32

Перед попыткой последовательного Ритвельда уточнение (Ритвельд уточнения в зависимости от состоянии заряда), один уточнение многофазной модели в первом наборе данных была выполнена, с этими данными, собранной для первозданном клетки до текущего .......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

При проектировании и выполнении на месте эксперимента, либо с "опрокидывания" нейтронной дифракции клетки или другой конструкции, есть ряд аспектов, которые должны быть тщательно контролируемых обеспечить успешный эксперимент. К ним относятся тщательный выбор типа и количества клеточных компонентов, гарантируя, что готов электрод и окончательное построены клетки отличаются высоким качеством, выбирая соответствующие условия дифракции, планирует электрохимические шаги велосипедные должны быть выполнены .......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Мы благодарим AINSE Ltd за предоставление поддержки в рамках программы исследовательских стипендий и присуждения стипендий для аспирантов.

....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Slurry Preparation
PVDFMTI CorporationEQ-Lib-PVDFhttp://www.mtixtl.com/PVDFbinderforLi-ionbatteryelectrodes80g/bag-EQ-Lib-PVDF.aspx
Материал активного электродаИсследователь делает*Это зависит от исследуемого электрода, обычно изготавливается исследователем на месте и меняется каждый раз
Углерод черныйMTI CorporationEQ-Lib-SuperC65http://www.mtixtl.com/TimicalSUPERC65forLithium-IonBatteries80g/bag-EQ-Lib-SuperC65.aspx
NMPMTI CorporationEQ-Lib-NMPhttp://www.mtixtl.com/N-Methyl-2-pyrrolidoneNMPsolventforPVDF
250г/bottleLib-NMP.aspx
Магнитная мешалкаIKAC-MAG HS 7 IKAMAGhttp://www.ika.in/owa/ika/catalog.product_detail?iProduct=3581200
Electrode Fabrication
Ракельное лезвие (выемка)DPM Solutions Inc.100, 200, 300 и 400 микрон  4-сторонний токосъемник с вырезом
Al или Cu ТокосъемникиMTI CorporationEQ-bcaf-15u-280http://www.mtixtl.com/AluminumFoilforBatteryCathodeSub
strate-EQ-bcaf-15u-280.aspx
Соединитель для вакуумной печинапример VD 53http://www.binder-world.com/en/vacuum-drying-oven/vd-series/vd-53/
Плоский прессMTI CorporationEQ-HP-88V-LDhttp://www.mtixtl.com/25THydraulicFlat<чел/> HotPress-EQ-HP-88V.aspx
<строчная>конструкция подвижной ячейки
V может электрод
на Al/CuMTI CorporationEQ-bcaf-15u-280http://www.mtixtl.com/AluminumFoilforBatteryCathodeSub
strate-EQ-bcaf-15u-280.aspx
мембрана на основе полиэтилена или PVDFMTI CorporationEQ-bsf-0025-400Chttp://www.mtixtl.com/separatorfilm-EQ-bsf-0025-400C.aspx
LiPF6Sigma-Aldrich450227
http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/450227?lang=en®ion=AU дейтерированный диметилкарбонатCambridge IsotopesDLM-3903-PK http://shop.isotope.com/productdetails.aspx?id=10032379&itemno=DLM-3903-PK
дейтерированный этиленкарбоантCDN изотопыD-5489https://www.cdnisotopes.com/as/products/specifications/D-5489.php?ei=YWVraWmjoJ1i0lZ7nkr0RpwHr
Hxc9ornu14O4WUtZKbZWZrcq6j55
G0lOab3Wi0dMZ7xc+0Yse1leWVtZ
LnrGKvta7v591o4JrnkbRowHt/r
Li металлическая фольгаMTI CorporationLib-LiF-30Mhttp://www.mtixtl.com/Li-Foil-30,000 мл-35 ммW-0.17 мм
Th.aspx
Резиновая пробка вырезать по размеруобщий ластиквырезать общий ластик
стоматологический воскAinsworth DentalAIW042http://www.ainsworthdental.com.au/catalogue/Ainsworth-Modelling-Wax-500g.html
Медный провод (изолированный)общиймедный провод в оболочке, который можно обрезать по размеру
Алюминиевый стержень (< Общийотрезок по размеру по мере необходимости
Перчаточный ящикMbraunUNILabhttp://www.mbraun.com/products/glovebox-workstations/unilab-glovebox/
Ножницы общий
паяльникgeneric
In situ NPD
Подходящий нейтронный дифрактометрANSTOWombathttp://www.ansto.gov.au/ResearchHub/Bragg/Facilities/Instruments/Wombat/
Potentiostat/galvanostatAutolabPGSTAT302Nhttp://www.ecochemie.nl/Products/Echem/NSeriesFolder/PGSTAT302N
Подключения к батарее от потенциостата/гальваностатаобщего
Обучение прибора NPD и использование
Data analysis
Визуализация данных и пиковая подгонка, .e. LAMP suiteILLLAMP
Аналитическое программное обеспечение http://www.ill.eu/instruments-support/computing-for-science/cs-software/all-software/lamp/ Rietveld, e. GSASAPSGSAS
по размеру https://subversion.xray.aps.anl.gov/trac/EXPGUI

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Winter, M., Besenhard, J. O., Spahr, M. E., Novak, P. Insertion electrode materials for rechargeable lithium batteries. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.). 10, 725-763 (1998).
  2. Wakihara, M. Recent developments in lithium ion batteries). Mater. Sci. Eng., R. 33<....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

in situ

Похожие статьи