İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi
Summary
Lityum iyon pillerin sikke hücreleri oluşturmak ve test etmek için bir protokol tanımlanmıştır. , Bir çalışan elektrot, bir karşı elektrot hale hazırlanması, bir glovebox içindeki bir hücre montajı ve hücre test prosedürleri spesifik sunulmaktadır.
Abstract
Müşterilerine her zaman daha fazla kapasite ve daha uzun ömür talep nerede Şarj edilebilir lityum iyon piller, elektronik geniş bir uygulama var. Lityum iyon pil de elektrikli ve hibrid araçların 1 hatta elektrik şebekesi sabitleme sistemleri 2 kullanılmak üzere kabul edilmiştir. Tüm bu uygulamalar 10-13, kaplama veya yüzey değişiklikleri 14-17 ve roman bağlayıcılar 18 nanostructuring, 9 doping, yeni malzemeler 3,8 Pil dahil malzemelerin 3-7 araştırma ve geliştirme, dramatik bir artış simülasyonu. Sonuç olarak, fizikçiler, kimyacılar ve malzeme bilim adamları gittikçe artan sayıda son zamanlarda bu alana cesaret var. Coin hücreleri yaygın yeni bir pil malzemeleri test etmek için araştırma laboratuvarlarında kullanılan, hatta araştırma ve geliştirme hedef ve büyük ölçekli ve yüksek güçlü uygulamalar, küçük sikke hücreleri genellikle kapasiteleri ve hızı yetenekleri test etmek için kullanılırİlk aşamada, yeni malzeme.
2010 yılında, adsorpsiyon ve akü malzemeleri düzensizleştirilmesi (hibe yok. DMR-1.006.515) araştırmak için araştırma projesine sponsor olarak, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) başladı. Bu projenin ilk aşaması olarak, diğer üniversitelerin (sık aramalar, e-posta alışverişi ve iki saha ziyaretleri yoluyla) diğer araştırmacılar, çok sayıda yardımı olmadan elde edilemez sikke hücreleri, montaj ve test tekniklerini öğrenmek için mücadele etmişlerdir. Böylece, biz, metin ve video ikisi tarafından, bu alanda diğer yeni araştırmacılara yardımcı olacak bir sikke hücre, montaj ve test protokolü belgelemek için yararlı olduğunu hissediyorum. Bu çaba bizim NSF projesi "Geniş Etki" faaliyetleri temsil eder ve aynı zamanda öğrencileri eğitmek ve ilham yardımcı olacaktır.
Bu video yazıda, bir LiCoO 2 çalışma elektrodu, Li elektrot ile bir CR2032 madeni para büyüklüğünde bir araya getirmek için bir protokol belgelemekve (çok sık kullanılan) polivinil florür (PVDF) bağlayıcı. Yeni öğrenenler kolayca protokolü tekrar sağlamak için, belirli ve olabildiğince açık olarak protokol tutun. Bununla birlikte, belli araştırma ve geliştirme çalışmalarında, birçok parametre değiştirilebilir burada kabul dikkat etmek önemlidir. İlk olarak, bir farklı boyutlarda jeton hücreleri yapmak ve Li dışında bir elektrot karşı çalışan elektrot test edebilir. İkinci olarak, C siyah ve bağlayıcı miktarları genellikle araştırma amaca uygun çeşitlidir çalışan elektrot içine eklendi, örneğin, C siyah ya da eylemsiz tozu büyük miktarda "intrinsik" performansı test etmek için çalışma elektrotu ilave edildi katot malzemeleri 14. Üçüncü olarak, daha iyi bir bağlayıcı (PVDF dışında) ayrıca geliştirilmiş ve 18 kullanılmıştır. Son olarak, elektrolit (yerine LiPF 6) diğer tipleri de kullanılabilir; Aslında, bazı yüksek-voltaj elektrot malzemesi özel electrol bir kullanım gerektirecektirytes 7.
Protocol
Discussion
Deneyimlerimize göre, çalışan elektrot hazırlanmasında en kritik adım tutarlılığı ile iyi çamurlar yapıyor. Yetersiz NMP gözenekli bir kaplama neden olurken, Şekil 4'te gösterildiği gibi, bulamaç içinde aşırı NMP, çatlak bir kaplama ile sonuçlanabilir. Burada sunulan çalışmada, 20 mm çapında olan CR2032 madeni para hücre durumlarda kullanılır. Bu, elektrot boyutları buna göre değiştiği nereye farklı boyutlarda jeton hücre durumlarda, kullanılabileceğini belir…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz minnetle hiçbir hibe kapsamında, ABD Ulusal Bilim Vakfı Malzeme Araştırma Bölümü Seramik programından destek için minnettarım. DMR-1006515 (program yöneticisi, Dr Lynnette D. Madsen).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Poly(vinylidene fluoride) | Sigma-Aldrich | 182702 |
| 1-Methyl-2-pyrrolidinone, 99.5% | Alfa Aesar | 31903 |
| LiCoO2 | Alfa Aesar | 42090 |
| Carbon black, acetylene, 99.9+% | Alfa Aesar | 39724 |
| LiPF6 in EC:DMC:DEC | MTI Corporation | EQ-Be-LiPF6 |
| Celgard separator | Celgard | C480 |
| Analog Vortex Mixer | VWR | 58816-121 |
| Vacuum oven | ||
| Vacuum pump | ||
| Hydraulic press | ||
| Coin cell case | MTI Corporation | EQ-CR2032-CASE-304 |
| Spring and spacer | MTI Corporation | EQ-CR20SprSpa-304 |
| Glovebox | mBraun | UNILAB |
| Battery tester | Arbin Instruments | BT2143 |
References
- Cairns, E. J., Albertus, P. Batteries for Electric and Hybrid-Electric Vehicles. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 1, 299-320 (2010).
- Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. -. M. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices. Science. 334, 928-935 (2011).
- Goodenough, J. B. Cathode materials: A personal perspective. J. Power Sources. 174, 996-1000 (2007).
- Yamada, A., Chung, S. C., Hinokuma, K. Optimized LiFePO4 for lithium battery cathodes. Journal of the Electrochemical Society. 148, A224-A229 (2001).
- Whittingham, M. S. Lithium batteries and cathode materials. Chemical Reviews. 104, 4271-4301 (2004).
- Tarascon, J. M., Armand, M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature. 414, 359-367 (2001).
- Goodenough, J. B., Kim, Y. Challenges for Rechargeable Li Batteries. Chemical Materials. 22, 587-603 (2010).
- Ceder, G. Identification of cathode materials for lithium batteries guided by first-principles calculations. Nature. 392, 694-696 (1998).
- Chung, S. Y., Bloking, J. T., Chiang, Y. M. Electronically conductive phospho-olivines as lithium storage electrodes. Nature Materials. 1, 123-128 (2002).
- Bruce, P. G., Scrosati, B., Tarascon, J. M. Nanomaterials for rechargeable lithium batteries. Angewandte Chemie-International Edition. 47, 2930-2946 (2008).
- Arico, A. S., Bruce, P., Scrosati, B., Tarascon, J. M., Van Schalkwijk, W. Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices. Nature Materials. 4, 366-377 (2005).
- Hochbaum, A. I., Yang, P. D. Semiconductor Nanowires for Energy Conversion. Chemical Reviews. 110, 527-546 (2010).
- Wang, Y., Cao, G. Z. Developments in nanostructured cathode materials for high-performance lithium-ion batteries. Advanced Materials. 20, 2251-2269 (2008).
- Kang, B., Ceder, G. Battery materials for ultrafast charging and discharging. Nature. 458, 190-193 (2009).
- Liu, J., Manthiram, A. Improved Electrochemical Performance of the 5 V Spinel Cathode LiMn1.5Ni0.42Zn0.08O4 by Surface Modification. Journal of the Electrochemical Society. 156, A66-A72 (2009).
- Kayyar, A., Qian, H. J., Luo, J. Surface adsorption and disordering in LiFePO4 based battery cathodes. Applied Physics Letters. 95, (2009).
- Sun, K., Dillon, S. J. A mechanism for the improved rate capability of cathodes by lithium phosphate surficial films. Electrochemistry Communications. 13, 200-202 (2011).
- Kovalenko, I. A Major Constituent of Brown Algae for Use in High-Capacity Li-Ion Batteries. Science. 333, 75-79 (2011).
