Здесь представлен протокол электрохимических испытаний апротонной Li-O2 батареи с получением электродов и электролитов и ознакомление с часто используемыми методами характеризации.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Протокол испытаний Электрохимический и характеристика апротонных Li-O
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Мы демонстрируем метод электрохимического испытания апротической батареи Li-O2. Апротонный Li-O2 аккумулятор изготовлен из литий-металлического анода, апротонного электролита и O 2-дышащего катода. Апротонный электролит представляет собой раствор соли лития с апротонным растворителем; А пористый углерод обычно используется в качестве катодной подложки. Для улучшения характеристик электрокатализатор наносится на пористую углеродную подложку с помощью определенных методов осаждения, таких как атомно-слоевое осаждение (ALD) и реакция мокрой химии. Подготовленные катодные материалы характеризуются методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и рентгеновской абсорбционной структуры приграничных краев (XANES). Элемент типа Swagelok, запечатанный в стеклянной камере, заполненной чистымO2, используется для электрохимических испытаний на испытательной системе аккумуляторной батареи. Элементы тестируются либо в режиме управления емкостью, либо в режиме управления напряжением. Продукты реакции исследуются с помощью электронной микроскопии, рентгеновской дифракции (XRD), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), инфракрасной спектроскопии с полным полным отражением с ослабленным (ATR-FTIR) и рамановской спектроскопии для изучения возможного пути реакции восстановления кислорода (ЧОО) и реакции выделения кислорода (ООР). Данный протокол демонстрирует систематическую и эффективную организацию рутинных испытаний апротонной батареи Li-O2, включая электрохимические испытания и определение характеристик материалов батареи.
Введение
В 1996 году Авраам и Цзян 1 сообщил первый обратимый аккумулятор неводной Li-O 2 , состоящий из пористого углеродного катода, органического электролита, а также литий-металлического анода. С тех пор, из - за его чрезвычайно высокой теоретической плотности энергии , превышающей любых других существующих систем хранения энергии, батарея Li-O 2, которое индуцирует электрический ток за счет окисления лития на аноде и восстановления кислорода на катоде ( общая реакция Li + + O 2 + е - ↔ Li 2 O 2), получил значительный интерес в последнее время 1-8.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Пожалуйста, обратитесь все соответствующие листы безопасности материалов (MSDS) перед использованием. Некоторые из химических веществ, используемых в этих синтезов остро токсичными и канцерогенными. Наноматериалы могут иметь дополнительные риски по сравнению с их насыпной коллегой. Пожалуйста, используйте все надлежащие практики в области безопасности при проведении реакции нанокристаллической в том числе использование технических средств контроля (вытяжкой, GLOVEBOX) и средств индивидуальной защиты (защитные очки, перчатки, лабораторный халат, полная длина брюк, закрытые носок обуви). Порции следующих процедур включают стандартные методы обработки без доступа возд....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
На рисунке 1а показана установка в БРС типа ячейки теста батареи Li-O 2. Кусок пленки лития помещается на стержень из нержавеющей стали, в конце анода. Пористый катод открыт для чистого O 2 через алюминиевую трубу. Стекловолокно используется в качестве разделителя и поглотитель апротонного электролита; и Al-сетка используется в качестве текущего сборщика. Весь БРС типа клеток герметизируется в стеклянной камере, заполненной сверхвысоком кислорода чи.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Учитывая чувствительность Li-O 2 батареи системы для воздуха, особенно СО 2 и влаги, много шагов в протоколе необходимы для того , чтобы уменьшить и мешающих избежать побочных реакций. Например, БРС-типа клетки собирают в перчаточной камере , заполненной аргоном с O 2 <0,5 частей на миллион и H 2 O <0,5 частей на миллион; и все катодные материалы, электролитный растворитель и соль, стекловолокно, Swagelok части, и стеклянные камеры сушат перед сборкой, чтобы уменьшить вп.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Исследования в Аргоннской национальной лаборатории финансировались Министерством энергетики США, FreedomCAR и Управлением автомобильных технологий. Использование усовершенствованного источника фотонов и исследования, проводимые в Центре электронной микроскопии Аргоннской национальной лаборатории, были поддержаны Министерством энергетики США, Управлением науки, Управлением фундаментальных энергетических наук, в соответствии с контрактом No. ДЭ-АС02-06Ч11357.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1-метил-2-пирролидинон (NMP), 99,5% | Sigma-Aldrich | 328634 | |
| Battery Test System | MACCOR | Series 4000 Автоматизированная испытательная система | |
| диметилкарбонат (DMC), > 99% | Сигма-Олдрич | 517127 | |
| этиловый спирт, ≥ 99,5% | Sigma-Aldrich | 459844 | |
| раствор формальдегида, 37 мас.% в H2O | Sigma-Aldrich | 252549 | |
| графитизированный технический углерод, >99,95% | Sigma-Aldrich | 699632 | |
| хлорид железа(III) (FeCl3), 97% | Sigma-Aldrich | 157740 | |
| Каптоновая полиимидная трубка | Cole-Parmer | EW-95820-09 | |
| Каптоновая полимидная лента | Cole-Parmer | EW-08277-80 | |
| Каптоновая оконная пленка | SPEX Sample Prep | 3511 | |
| Литиевая стружка (99,9% лития) | MTI Corporation | EQ-Lib-LiC25 | |
| Трифторметансульфонат лития (LiCF3SO3) | Sigma-Aldrich | 481548 | |
| Гексафторацетилацетонат палладия (Pd(hfac)2), 99,9% | Олдрич | 401471 | |
| поли(винилиденфторид) (PVDF) | Олдрич | 182702 | |
| перманганат калия (KMnO<суб>4), ≥ 99,0% | Sigma-Aldrich | 223468 | |
| гидроксид натрия (NaOH), ≥ 97,0% | Sigma-Aldrich | 221465 | |
| диметиловый эфир тетраэтиленгликоля (TEGDME), ≥ 99% | Олдрич | 172405 | |
| Toray 030 копировальная бумага | ElectroChem Inc. |
Ссылки
- Abraham, K. M., Jiang, Z. A polymer electrolyte-based rechargeable lithium/oxygen battery. J. Electrochem. Soc. 143, 1-5 (1996).
- Bruce, P. G., Freunberger, S. A., Hardwick, L. J., Tarascon, J. -M. Li-O2 and Li-S batteries with high energy storage. Nat. Mater. 11, 19-2....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
