Summary
Nous décrivons la conception et la construction d'une cellule électrochimique pour l'examen des matériaux d'électrode en utilisant in situ diffraction de poudre de neutrons (NPD). Nous commentons brièvement sur deux dans la conception des cellules NPD in situ et de discuter des méthodes pour l'analyse de la correspondante de données NPD in situ produites en utilisant cette cellule.
Abstract
Les batteries Li-ion sont largement utilisés dans les appareils électroniques portables et sont considérés comme des candidats prometteurs pour des applications de haute énergie tels que les véhicules électriques. 1,2 Cependant, de nombreux défis, tels que la densité d'énergie et la durée de vie batterie, doivent être surmontés avant que ce particulier la technologie de la batterie peut être largement mis en œuvre dans de telles applications. 3 Cette recherche est difficile, et nous décrivons une méthode pour relever ces défis en utilisant NPD in situ pour sonder la structure cristalline d'électrodes en cours de cyclage électrochimique (charge / décharge) dans une batterie. Données NPD aider à déterminer le mécanisme structurel sous-jacent responsable d'une gamme de propriétés de l'électrode, et ces informations peuvent orienter l'élaboration de meilleures électrodes et des batteries.
Nous examinons brièvement six types de batterie conçoit des expériences NPD et le détail de la méthode pour construire le "roll-over" cellule que nous avons fait sur mesureutilisé avec succès sur la haute intensité instrument de NPD, Wombat à la science et de la technologie nucléaire de l'Organisation australienne (ANSTO). Les considérations de conception et les matériaux utilisés pour la construction de la cellule sont discutées en relation avec les aspects de la réelle expérience de NPD in situ et directions initiales en sont présentés sur la façon d'analyser tel complexe des données in situ.
Introduction
Batteries lithium-ion rechargeables fournissent de l'énergie portable pour l'électronique moderne et jouent un rôle important dans les applications de haute énergie tels que les véhicules électriques et en tant que dispositifs de stockage d'énergie à grande échelle la production d'énergie renouvelable. 3-7 Un certain nombre de défis restent à parvenir à une utilisation généralisée de rechargeable piles de stockage des véhicules et à grande échelle, y compris la densité et de la sécurité énergétiques. L'utilisation de méthodes in situ pour sonder fonction de la batterie atomique et moléculaire à l'échelle en cours de fonctionnement sont de plus en plus commun que les informations obtenues dans ces expériences peut diriger des méthodes pour améliorer les matériaux existants de la batterie, par exemple en identifiant les mécanismes de défaillance possibles, 8-10 et en révélant structures cristallines qui pourraient être envisagées pour la prochaine génération de matériaux. 11
Un des principaux objectifs de NPD in situ est de sonder l'évolution de la structure cristalline des composants à l'intérieur d'une batterieen fonction de la charge / décharge. Afin de mesurer l'évolution de la structure cristalline les composants doivent être cristallin, qui se concentre de telles études sur des électrodes cristallographique-commandés. Il est au niveau des électrodes que le porteur de charge (au lithium) est insérée / extraite et ces changements sont suivis par NPD. In situ NPD offre la possibilité de "suivre" non seulement l'évolution de mécanisme de réaction et paramètre de maille des électrodes, mais aussi la insertion / extraction de lithium à partir des électrodes. Essentiellement, le porteur de charge dans les batteries lithium-ion peut être suivie. Cela donne une vue lithium-centrée de la fonction de la batterie et a été récemment démontré que dans quelques études. 11-13
NPD est une technique idéale pour examiner les matériaux contenant du lithium et des batteries lithium-ion. En effet, NPD repose sur l'interaction entre un faisceau de neutrons et l'échantillon. Contrairement aux rayons X sur poudre (XRD), où l'interactionde la radiation des rayons X est essentiellement avec les électrons de l'échantillon et par conséquent varie linéairement avec le nombre atomique, dans le NPD interaction est médiée par des interactions des neutrons des noyaux qui se traduisent par une variation plus complexe et apparemment aléatoire avec un nombre atomique. Ainsi, in situ NPD est particulièrement prometteur pour l'étude de matériaux pour batteries lithium-ion en raison de facteurs tels que la sensibilité du NPD vers atomes de lithium en présence d'éléments plus lourds, l'interaction non-destructive de neutrons avec la batterie, et le haut la profondeur de pénétration des neutrons permettant l'examen de la structure cristalline majeure partie des composants de la batterie à l'intérieur des piles entières de la taille utilisée dans des dispositifs commerciaux. Par conséquent, NPD in situ est particulièrement utile pour l'étude des batteries lithium-ion, à la suite de ces avantages. Malgré cela, l'adoption des expériences in situ du NPD de la communauté batterie-recherche a été limitée, ce qui représente seulement 25 publications péchéCE le premier rapport sur l'utilisation NPD in situ pour la recherche de la batterie en 1998. 14 L'absorption limitée est due à des obstacles majeurs expérimentales, telles que la nécessité de tenir compte de la grande section incohérente de neutrons de diffusion de l'hydrogène dans les solutions d'électrolytes et séparateur dans la batterie, ce qui est préjudiciable au signal de NPD. Ceci est souvent résolu par la substitution de (2 H) des solutions d'électrolyte deutérés et en remplaçant le séparateur avec des matériaux pauvres alternatif exempt d'hydrogène ou. 15 Une autre difficulté est la nécessité d'avoir un échantillon suffisant dans le faisceau de neutrons, une exigence qui nécessite souvent l'utilisation de électrodes plus épaisses qui limite à son tour la charge maximale / taux de décharge qui peut être appliquée à la batterie. Une préoccupation plus pratique est le nombre relativement faible de l'ensemble du monde diffractomètres à neutrons par rapport à diffractomètres à rayons X, et de leurs capacités - par exemple le temps et la résolution angulaire. Comme nouveau diffractome de neutronsTER ont mis en ligne et les obstacles mentionnés ci-dessus surmonter, dans des expériences in situ du NPD ont augmenté en nombre.
Il ya deux options pour mener des expériences NPD in situ, en utilisant soit des cellules commerciales ou sur mesure. Les cellules commerciales ont été mises en évidence à révéler des informations structurelles, y compris l'évolution de la teneur en lithium et de la distribution dans les électrodes. 8-11,16-20 Cependant, en utilisant des cellules commerciales limite le nombre d'électrodes qui peuvent être étudiés à ceux déjà disponibles dans le commerce, et où fabricants ou certains établissements de recherche sont engagés à produire des cellules de type commercial avec des matériaux encore non commercialisés. La production de cellules de type commercial est dépendante de la disponibilité de quantités suffisantes d'un matériau d'électrode pour la production de cellules, typiquement de l'ordre de kg et significativement plus élevée que celle utilisée dans la recherche de la batterie, ce qui peut constituer un obstacle à la production de cellules. Cellules commerciales tyPically en vedette deux électrodes qui évoluent au cours de charge / décharge et l'évolution des deux électrodes seront capturés dans les diagrammes de diffraction résultant. En effet, le faisceau de neutrons est très pénétrante et peut pénétrer dans les cellules lithium-ion unique (par exemple, le volume total de 18 650 cellules). L'évolution des deux électrodes peut faire l'analyse des données compliqué, mais si suffisamment de réflexions de Bragg des deux électrodes sont observées ceux-ci peuvent être modélisés à l'aide des méthodes de poudre motif entiers. Néanmoins, les cellules de demi-mesure peuvent être construits dans laquelle une électrode est lithium et ne devrait pas changer structurellement au cours de charge / décharge et donc agir comme un (ou autre) étalon interne. Il reste donc seulement une électrode qui doit présenter un changement structurel, ce qui simplifie l'analyse des données. Il faut également veiller à ce que toutes les réflexions d'électrodes d'intérêt ne se chevauchent pas avec les réflexions des autres composants des changements structurels dans la cellule. L'annoncevue d'une cellule sur mesure est que les composants peuvent être échangés pour modifier les positions de réflexion dans des motifs de diffraction. En outre, les cellules sur mesure permettent aux chercheurs la possibilité de, en principe, améliorer le rapport signal-bruit et à étudier les matériaux qui sont fabriqués par lots de recherche à petite échelle et permettant ainsi l'étude d'une grande variété de matériaux de NPD in situ.
À ce jour, il ya eu six modèles de cellules électrochimiques dans les études NPD in situ signalés, dont trois modèles cylindriques, 14,15,21,22 deux type de pièce conceptions de cellules 23-26 et une conception de la cellule de poche. 12,27 La première cellule cylindrique conception a été limitée en utilisation à très faible charge / décharge des taux en raison des grandes quantités de matériaux d'électrodes utilisées. 14,21 La conception roll-over, 15 détaillées ci-dessous, et la version de la cellule cylindrique d'origine modifié, 22 ont surmonté beaucoup de problèmes associés à til première conception cylindrique, et peut être utilisé pour mettre en corrélation de manière fiable la structure des matériaux d'électrode avec leur électrochimie. , La pièce-cellule dessins Coin-cellulaires pour en NPD in situ permettent également des quantités similaires de matériaux d'électrodes pour être sondés par rapport au roll-over cellulaire, tout en comportant des différences subtiles en termes de construction, les taux de charge en vigueur, et le coût. 15 En particulier type a été récemment rapporté comme ayant été réalisé en utilisant un alliage Ti-Zn comme matériau de tubage (null-matrice) qui ne produit pas de signal dans les modes de NPD 26. Ceci est similaire à l'utilisation de boîtes de vanadium dans la conception de renversement décrit ci-dessous . Un facteur clé qui peut influencer taxe applicable / taux de décharge (et polarisation) est l'épaisseur de l'électrode, où des électrodes généralement plus épais nécessitent l'application d'un courant plus faible. Les modèles de cellules qui deviennent maintenant plus populaires sont les cellules de pochette avec des feuilles de plusieurs cellules individuelles reliées en parallèle, ou feuilles qui sont enroulés d'une manière similaire à la construction de batteries lithium-ion trouvé dans l'électronique mobile. 12,27 Cette cellule est de forme rectangulaire (une poche) qui peut fonctionner à des taux plus élevés de charge / décharge que le roll-over ou de type de pièce cellules. Dans ce travail, nous nous concentrons sur le «roll-over» conception de la cellule, illustrant la construction de la cellule, de l'utilisation et des résultats en utilisant la cellule.
La préparation d'électrodes pour les batteries de conception de renversement est pratiquement similaire à la préparation de l'électrode pour une utilisation en piles boutons classiques. L'électrode peut être coulé sur le collecteur de courant par la racle, avec la plus grande différence étant que l'électrode a besoin pour couvrir des dimensions supérieures à 35 x 120-150 mm. Cela peut être difficile à uniformément couche avec tous les matériaux d'électrode. Les couches de l'électrode sur le collecteur de courant, séparateur, et le lithium métal-feuille sur le collecteur de courant sont disposés, roulé, et insérés dans des boîtes de vanadium. L'utilisation de l'électrolyted est LiPF 6, l'un des sels les plus couramment utilisés dans les batteries lithium-ion carbonate d'éthylène deutéré et le carbonate de diméthyle deutéré. Cette cellule a été utilisée avec succès dans les quatre études rapportées et sera décrit plus en détail ci-dessous. 15,28-30
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Protocol
1. Les composants cellulaires requis Avant la construction
REMARQUE: Un vanadium peut est classiquement utilisé pour des expériences de NPD et il est un tube à cent pour vanadium qui est scellé à une extrémité et ouvert à l'autre. Il n'y a pratiquement pas de signal en données de NPD de vanadium.
- Couper un morceau de lithium métal-feuille de dimensions correspondant au volume de la boîte de vanadium. Par exemple, couper un morceau d'environ 120 x 35 mm pour un diamètre de 9 mm vanadium peut. En outre, utiliser de diluant feuille de lithium pour minimiser l'absorption de neutrons, notant que les épaisseurs inférieures à 125 um peuvent être difficiles à gérer sans se déchirer.
- Pré-sélectionner le type de séparateur à utiliser. Couper une feuille de séparateur de telle sorte que les dimensions sont légèrement plus grandes que les électrodes, par exemple, 140 x 40 mm.
NOTE: Bien que poreux polyvinyle (PVDF) membrane absorbe facilement jusqu'à électrolyte, il est coûteux et peut facilement être endommagé et déchiré si pas manipulé avec soin lorsconstruction. Sinon, disponibles dans le commerce des feuilles à base de polyéthylène sont plus robustes, mais ils ne sont pas absorber électrolyte aussi facilement et réduisent généralement le signal-sur-bruit en raison de la teneur en hydrogène plus. - Faire l'électrode positive en suivant les lignes directrices énoncées par Marks et al. 31 A savoir, combiner PVDF, le noir de carbone, et le matériau actif à un rapport sélectionné. En règle générale, utiliser un rapport de 10:10:80 en PVDF: carbone: matière active, mais cette ajuster en fonction du matériau à l'étude. Broyer le mélange et ajouter N-méthyl pyrrolidone (NMP) goutte à goutte jusqu'à obtention d'une suspension, puis agité pendant une nuit.
- Répartir le mélange sur une feuille d'aluminium (épaisseur 20 um) en utilisant la technique de la lame de raclage.
- Coller la feuille de collecteur de courant de dimensions 200 x 70 mm sur une surface lisse (par exemple en verre) en appliquant quelques gouttes d'éthanol à la surface et de placer le collecteur de courant sur la surface. Sinon, nouse un instrument qui peut tirer un léger vide sur le collecteur de courant à partir de la surface lisse. Lisser le collecteur de courant de sorte qu'il n'y ait pas de plis ou plis avant d'appliquer la suspension.
- Placer une dent ou large demi-cercle en forme de flaque de la bouillie à une extrémité du collecteur de courant. L'utilisation d'un cran bar, d'un rouleau ou une coucheuse spécialement conçu (un bar de cran avec une hauteur prédéfinie au-dessus du collecteur de courant, par exemple 100 ou 200 um est généralement utilisé) étendre la pâte sur le collecteur de courant en faisant glisser le dispositif choisi dans le collecteur de courant et en suspension, d'où l'étalement de la suspension sur la surface du collecteur de courant.
- Retirez délicatement le collecteur de courant à partir de la surface lisse et placez le collecteur de courant et répandu boue dans un four sous vide pour le séchage.
REMARQUE:. La technique d'étalement est décrite plus en détail dans Marks et al 31
- Couper la prépa d'électrode positiverouge à l'étape 1.3 de telle sorte que les dimensions correspondent à la feuille de lithium. Assurez-vous que il ya un "tab" de métaux non revêtus collecteur de courant d'environ 0,5 cm de longueur à une extrémité. Pour améliorer les performances de la batterie, appuyez sur le film d'électrode positive séché dans le collecteur de courant à l'aide d'une presse à plaque plane.
REMARQUE: La figure 1 montre la taille relative des composants du séparateur et de l'électrode positive. La quantité minimale de matériau actif dans l'électrode est de 300 mg, cependant, plus la quantité (par rapport à d'autres composants de la batterie), meilleur est le signal de NPD. Un signal plus importante peut permettre de plus amples informations à extraire les données de NPD et une meilleure résolution temporelle. - Préparer une pré-M hexafluorophosphate de lithium dans un mélange 01/01% en volume de carbonate d'éthylène deutérié et le carbonate de diméthyle deutéré. Assurez-vous que tout le LiPF 6 est dissous et l'électrolyte est bien mélangé avant utilisation.
- Coupez un morceau de collecteur de courant de til mêmes dimensions que l'électrode positive à l'étape 1.5 et peser le collecteur de courant et l'électrode positive. Soustraire ces masses d'obtenir la masse du mélange de l'électrode. Multiplier la masse du mélange d'électrode de 0,8 à donner la masse de la matière active.
2. Cellule Construction
- Avant l'assemblage de la cellule à l'intérieur d'une boîte à gants rempli d'argon, prévoir soit un plateau en plastique ou d'un autre revêtement non-métallique sur la base de la gloxebox.
- Empilez les composants individuels dans l'ordre suivant: une longue bande de séparateur, électrode positive avec la suspension vers le haut et la tige d'aluminium (ou fil de cuivre) enroulé dans l'onglet "" à une extrémité, la deuxième bande de séparateur, et enfin le lithium métal avec un fil de cuivre enroulé sur l'extrémité du métal de lithium (la même extrémité que la tige d'aluminium).
- Commencer à rouler les couches de la fin avec la tige d'aluminium et fil de cuivre, veiller à ce que les deux électrodes ne sont pas encontact.
- Si une feuille à base de polyéthylène a été sélectionné en tant que séparateur, parfois ajouter quelques gouttes d'électrolyte dans le séparateur entre le lithium métallique et l'électrode positive sur toute la longueur de la pile. Alternativement, ajouter les gouttes progressivement au cours du laminage. Si une membrane de PVDF a été utilisé en tant que séparateur cette étape est inutile.
- Veillez à ce que l'électrode est enroulé serré et que les couches restent alignés.
REMARQUE: Si les couches d'un mauvais alignement du processus de laminage peut être nécessaire de redémarrer, cependant, la prudence doit être prise comme la solution d'électrolyte est très volatil et plus peut être nécessaire d'ajouter. - Assurez-vous que la pièce de séparateur plus enveloppe complètement autour de la pile ou rouler sorte que les électrodes ne sont pas exposés (à savoir les électrodes ne touchent pas le boîtier de vanadium).
- Insérez la pile dans le laminé de telle sorte que le vanadium peut le fil de cuivre et d'aluminium tige font saillie au-delà de 2-3 cmla partie supérieure de la boîte de vanadium. Ajouter goutte à goutte de l'électrolyte restant dans le haut du vanadium peut, utiliser 1,5 ml au total.
- Ajouter un bouchon en caoutchouc avec des encoches découpées dans les flancs de la tige d'aluminium et de fil de cuivre dans la partie supérieure de la boîte de vanadium. Sceller la boîte en faisant fondre la cire dentaire sur le dessus de la boîte et autour de l'extrémité de la gaine plastique du fil de cuivre. Vérifier que la cellule finale apparaît comme représenté sur la figure 2.
- Permettre à la cellule de «âge» ou «humide» horizontalement pour 12-24 heures. Avant utilisation, tester le potentiel en circuit ouvert par la tige de liaison en aluminium et le fil de cuivre aux bornes d'un multimètre et la mesure du potentiel de la cellule construite. Assurez-vous également qu'il n'y a pas de fuites par inspection visuelle.
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Representative Results
Nous avons démontré la polyvalence dans l'utilisation de cette cellule roll-over dans la littérature 15,28-30 et nous présentons ici un exemple avec le Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 électrode. 32
Avant d'essayer un raffinement séquentiel Rietveld (raffinements Rietveld en fonction de l'état de charge), un seul raffinement d'un modèle multiphase à la première série de données a été effectuée, avec ces données recueillies pour la cellule vierge avant l'application en cours. Plusieurs modèles ont été testés afin de déterminer les paramètres structurels pourraient être affinés avec précision. Idéalement, tous les paramètres structurels seraient affinés en utilisant le premier modèle et aussi pendant les raffinements successifs. Cependant, de temps en temps cela peut ne pas être possible en raison de facteurs tels que signal à bruit inférieur, ce qui est particulièrement important pour le suivi de petits changements à la position et l'occupation lithium, et le chevauchement pic. Dans le prESENT cas pour obtenir un produit stable paramètres du modèle qui ont été fortement corrélées (basé sur la matrice de corrélation) ont été raffinées. Autrement dit, tous les paramètres de déplacement atomiques de cations ont été fixés aux valeurs obtenues à partir des mesures ex situ. Ces restrictions ont souvent été nécessaire pour le "roll-over" de la conception in situ cellule. 11,29,30 Le résultat final de l'affinement de Rietveld multiphase de la Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3, le cuivre et le lithium métal structures sont présentés dans la figure 3. Les données structurales obtenues sont présentées dans le tableau 1. La raison de la grande valeur de Bragg R dans le raffinement par rapport à la faible χ 2 valeur est probablement due à des proportions relativement importantes de réflexions faibles à la fois le principal et la phase de lithium-métal, qui sont fortement influencées par le fond dans les données. Comme le fond est assez irrégulière, et donc difficulte à modéliser avec précision, ces réflexions les plus faibles deviennent aussi difficile à modéliser avec précision.
Le résultat de raffinement avant la sortie de cellule fournit une indication de base de ce qui peut être affinée de manière séquentielle. Cependant, suite à la progression de paramètres Retravaillable au cours du cyclage est pas le seul moyen de suivre les changements structurels pendant la décharge. Changements dans l'intensité des réflexions caractéristiques spécifiques, l'apparition de nouvelles réflexions, et les variations de paramètres de cellule en fonction de décharge peuvent fournir des informations importantes concernant les changements structurels qui ont lieu lors de la décharge. Montage séquentiel d'une seule réflexion au sein de chaque diagramme de diffraction collectées peut être effectuée dans des programmes tels que LAMP 33 et Origine. En outre, comme les diagrammes de diffraction et les données électrochimiques sont recueillies en même temps, ils peuvent tous les deux être représentées en même temps comme une fonction du temps. La procédure suivie au cours de la électrochimique exp in situeriment effectuée sur Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 est fourni dans le tableau 2. Ces conditions constituent une référence pour les changements observés au cours du cyclage électrochimique, comme indiqué dans la figure 4.
Les trois premiers composants de la partie supérieure de la figure 4, l'affichage des divers changements qui se produisent à la réflexion 115 au cours du cyclage. Dans ces parcelles sont le changement de paramètre de maille et le profil de potentiel électrochimique. Un aspect intéressant de l'insertion de lithium dans Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 est que pour des potentiels supérieurs à 1 V, il est réversible, cependant, décharge en dessous de 1 V résultats en insertion de lithium irréversible. Pour l'insertion de lithium au-dessus de 1 V, 0,25 mol Li / unité de formule peut être réversible inséré dans des conditions de courant constant et prend 1257 min à 1,7 (1) mA g -1. 32,34 Sous Equiliconditions Brium (densités de courant plus faibles), jusqu'à 0,4 mole unité Li / formule peuvent être insérés dans 160 h. L'insertion du lithium à l'intérieur de cette région est connu de procéder par une réaction de solution solide avec le volume de la maille élémentaire de 1,81 à expansion continue (9)% plus grande suivant l'insertion de 0,25 mole de lithium. A titre de comparaison, le volume de l'électrode dans la cellule de neutrons n'a augmenté que de 0,61 (6) dans 870% min à 2,5 mA g -1. Cependant, sur la charge à 5,0 mA g -1 contracté la cellule au-delà des valeurs initiales, ce qui suggère que l'auto-décharge a lieu avant le début de l'expérience. En comparant les valeurs absolues, la cellule unitaire d'un matériau complètement chargée (sans lithium) a été jugée 3,93190 (2) à partir de données de diffraction synchrotron de rayons X par rapport à 3,9345 (5) Å à partir des données in situ NPD. En outre, le matériau déchargé à 1 V est révélé avoir une longueur de la maille de 3,95640 (2) un synchrotron de rayons X des données de diffraction des compared à 3,9454 (7) de la dans les données de NPD in situ. Ainsi, il apparaît comme si le matériau ne réagit pas complètement sur une décharge à V, ni sur la charge. Outre les densités de courant plus appliquées, une faible pression appliquée à la pile de batterie (ou rouleau) peut entraîner des impédances spécifiques à la zone haute et ainsi de charge et de décharge pistes finirait prématurément en raison de forte polarisation. Ce dernier est un facteur majeur dans la construction de ces cellules et il est crucial d'obtenir un bon rouleau de l'électrode de la qualité de la cellule in situ de diffraction de neutrons. En outre, si la pression appliquée est inégale, ce qui pourrait conduire à la formation de deux phases comme parties de la cellule réagissent plus vite que les autres. La seule indication que le comportement en deux phases se produisait était un élargissement réversible de la réflexion 115 (figure 4A et B).
Au cours de cyclage, l'intensité du pic de la réflexion 115 de plus réduit que le lithium a été inséré dans la structure d'une puis augmenté lithium a été retiré. En même temps, la largeur du pic (pleine largeur à mi-hauteur, LMH) varie dans le sens opposé, résultant de l'intensité de pic intégrée globale restant constante lors de l'insertion et de l'extraction de lithium. La même tendance se pour toutes les autres réflexions ajustées et observées. Ainsi, il n'y avait pas les composants structuraux apparents aux variations de l'intensité maximale. Bien que l'élargissement de crête peut être associée à une perte de cristallinité ou une réduction de la taille des particules, la réversibilité des changements indiquent la formation de plusieurs phases qui réagissent à des vitesses différentes. Cette ségrégation de phase est alors fortement améliorée en dessous de 1 V avec une deuxième phase de devenir distincte.
Expériences de cyclisme électrochimiques préliminaires effectuées sur Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 ont montré un potentiel de production plat en dessous de 1 V, menant à l'anticipation qu'une deuxième phase devrait apparaître within cette région. On a également émis l'hypothèse que cette seconde phase pourrait être la cause de l'insertion du lithium irréversible à l'intérieur de cette région. Les régions où cette seconde phase devient plus visuellement distinctes sont indiquées par des barres d'orange sur la figure 4 De la résolution angulaire fournie par le diffractomètre Wombat, la deuxième phase semble pour former au même potentiel quel que soit le courant de décharge utilisé (2,5 mA g. - 1, pour la seconde décharge, 3,8 mA g -1 pour la troisième). En plus du lithium est inséré dans le Li 0,18 Ti 0,66 0,5 Sr 0,5 O 3 Nb structure de la diffusion du lithium dans la masse ralentit (à partir de 10 -7 à 10 -8 cm 2 s -1). 32 Il semble que le taux de la diffusion dans la masse permet de réduire suffisamment pour augmenter le taux de ségrégation de phases au cours de la décharge.
Alors qu'un raffinement séquentiel avec un deuxième Perovskiphase de te n'a pas été possible en raison des similitudes entre les deux phases et résultant chevauchement de pointe, l'examen de la parcelle topographique de la réflexion 115 (figure 4C) peut encore donner un aperçu des changements structurels de l'électrode positive. Dans un système à l'équilibre, une région à deux phases est caractérisé par une phase de disparaître à la même vitesse que la deuxième phase se présente comme une fonction de la composition (ou en fonction de tout autre paramètre de commande, telles que la température), de telle sorte que leur des fractions de phase résument toujours à une. Toutefois, dans la région à deux phases observée en dessous de 1 V pour Li 0,66 Ti 0,18 Sr 0,5 Nb 0,5 O 3 de la nouvelle phase varie de façon continue, alors que la première phase ne change pas. Ainsi, l'expérience in situ a été en mesure de sonder le comportement du matériau d'électrode positive non-équilibre en fonction de l'état de charge. La deuxième phase arrête l'expansion avant la fin de la décharge. Ce peut être le signe d'un changement deune conversion d'équilibre à deux phases, cependant, aucun changement d'intensité n'a été observée. Les variations de l'intensité relative des deux réflexions ont été observés une fois que la cellule a été autorisé à se détendre (la région indiquée par la barre rouge sur la figure 4). Pendant ce temps, la réflexion à 2θ supérieur commence à perdre de l'intensité relative de la réflexion à 2θ inférieur, ce qui indique que la phase équilibration se produit lorsque le courant appliqué est coupée. Une seule phase a ensuite été réformé rapidement lors de la charge, ce qui suggère que la réaction à deux phases est réversible. Cette prédiction a été confirmée par la décharge dessous de 1 V à plusieurs reprises. Ainsi, il est encore incertain pourquoi vélo-dessous de 1 V résultats en insertion de lithium irréversible. Il semble que les secondes formes de phase à la suite de la diffusion du lithium dans la structure inhibée, peut-être intrinsèquement ou en raison de la faible pression appliquée à la pile de batterie. Il est à noter que la maille ne revient pas à sa ori taille marginal sur chaque accusation subséquente, ce qui implique que certains lithium reste dans la structure en vrac. Vélo au-dessous de la cellule 1 V, il faudra une autre expérience où des effets de polarisation sont considérablement réduits ou éliminés. Sans polarisation comme une influence concurrente, l'effet de la diffusion du lithium au sein du matériau changeant et ses modifications structurelles inférieures à 1 V peut être déterminée.
Figure 1:. La photo de l'élément d'électrode positive sur une bande de séparateur à base de polyéthylène après l'extraction à partir d'une cellule in situ dans l'image met en évidence les dimensions relatives de l'électrode positive et le séparateur nécessaires pour éviter le contact entre les deux électrodes. Sont également inclus dans l'image sont des fils de cuivre qui permettent une connexion à un circuit externe.
Figure 2: (A):.. Photo de la cellule in situ NPD sur la ligne de lumière Wombat à ANSTO (B) Schéma de l'in situ accumulation cellulaire, montrant les couches qui résultent de la "roll-over" conception Se il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3: schéma de NPD in situ de la cellule construite modélisée à l'aide d'un raffinement multiphase contenant Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 (LSTN), le cuivre et le lithium La courbe supérieure correspond au modèle ajusté aux données (croix noires. ) et la courbe du bas correspond à la différence entre eux. marqueurs de réflexion sont présentés sous forme de barres verticales. La longueur d'onde de neutrons (λ), la bonté de l'ajustement (χ 2), et le facteur de Bragg-R (R B), sont donnés en médaillon.
Figure 4:. Terrains AC se rapportent à la Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 (LSTN) 115 réflexion spécifiquement et de montrer l'évolution de sa forme au cours du cycle La précision de ces paramètres diminue dans la région en deux phases comme cette réflexion était modélisé avec une seule fonction pseudo-Voigt. Plot D représente la variation du paramètre de réseau en fonction de la décharge et le tracé E représente le potentiel de la batterie que l'on récupère en même temps. Les barres de couleur orange mettent en évidence les régions où le cycle de décharge a été prise au-dessous de 1 V, ce qui est également en corrélation avec la survenue de la région à deux phases. Le rougebar met en évidence la région où la cellule a été autorisé à se détendre et à équilibrer son potentiel.
Figure 5: (A) montre les paramètres de maille et le poids fraction Rietveld dérivé du / FePO4 cathode LiFePO4, sélectionné 2θ région de l'en données NPD in situ (en haut) avec une intensité mise à l'échelle en soulignant le LiFePO4 et FePO 4 221 et 202 réflexions, et le courant (rouge). Régions ombrées indiquent la coexistence des réactions en solution et à deux phases solides. Ce chiffre est reproduit avec la permission du Journal de l'American Chemical Society 134, 7867-7873, copyright 2012 American Chemical Society. (B) montre des données du NPD in situ d'une cellule uncycled (rouge) où, le modèle calculé pour le Li ( Co 0,16 Mn 1,84) O 4 caThode comme une ligne noire, la différence entre les données et le modèle de calcul comme une ligne violette au fond, et des lignes verticales représentent les marqueurs de réflexion pour les phases modélisées. Ce chiffre est reproduit avec la permission du Journal of Physical Chemistry C 115, 21473-21480, copyright 2011 American Chemical Society. Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
| Full-cellulaire pré-décharge, Pm 3 m, a = 3,9368 (5) Å | ||||||
| χ 2 = 1,51, R B = 14,96% | ||||||
| Site | x | y | z | Occupation | U iso (a 2) | |
| Sr | 1b | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0.66 | 0,0079 |
| Ti | 1a | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,0098 |
| Nb | 1a | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,0098 | 3d | 0,5 | 0 | 0 | 1 | 0,006 (2) |
Tableau 1: paramètres de maille raffinée, groupe d'espace, les paramètres positionnels et Debye-Waller facteurs de Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 dans la dans la cellule in situ avant de se décharger.
| Étape | Courant | Potentiel |
| (MA g -1) | (V) | |
| 1 | -2.5 | 1 |
| 2 | 5.0 | 2 |
| 3 | -2.5 | 0,93 |
| 4 | 5.0 | 1.73 |
| 5 | 12 | 1.82 |
| 6 | -3.8 | 0,38 |
| 7 | Reste (300 min) | |
| 8 | 7,5 | 2 |
| 9 | -3.8 | 1.04 |
Tableau 2: La procédure suivie électrochimique pendant l'expérience réalisée in situ sur Li 0,18 Sr 0,66 0,5 Ti 0,5 O 3 Nb.
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Discussion
Lors de la conception et de l'exécution d'une expérience in situ, soit avec le "roll-over" cellule de diffraction de neutrons ou d'une autre conception, il ya un certain nombre d'aspects qui doivent être contrôlés avec soin pour assurer une expérience réussie. Ceux-ci comprennent un choix judicieux du type et de la quantité de composants de la cellule, en veillant à ce que l'électrode préparée et cellulaire finale construits sont de haute qualité, le choix des conditions de diffraction appropriées, la planification des étapes de cyclage électrochimique être effectuées à l'avance, et enfin comprendre ce que les données résultant peut et ne peut pas dire une sur la matière à l'étude.
Le choix des composants de la cellule est essentielle pour garantir que le motif de diffraction qui en résulte est capable de modéliser avec précision. En particulier, la réduction du nombre de différentes phases en présence réduit la complexité du modèle multiphase. Par exemple, dans l'exemple ici le liant utilisé dans la electrod positife mélange est PVDF et le séparateur est du polyéthylène. Toutefois, si le séparateur utilisé était une membrane de PVDF, le nombre total de composants dans la cellule a pu être réduit, ce qui simplifie l'analyse. En outre, le PVDF diminuerait la quantité totale d'hydrogène dans la cellule, ce qui réduit la contribution du fond. La réduction de la quantité des matériaux contenant de l'hydrogène dans la cellule est la raison pour laquelle les électrolytes deutérés très coûteux sont utilisés pour NPD in situ. Une autre solution serait de remplacer à la fois le liant dans le mélange d'électrode positive et le séparateur des matières libres de l'hydrogène (par exemple polytétrafluoroéthylène). Cependant, en fonction de la matière de séparation, un volume plus important de l'électrolyte peut être nécessaire, ce qui augmente rapidement le coût de la cellule. Par exemple, un séparateur en fibres de verre, qui est un atome d'hydrogène libre, nécessite beaucoup plus que l'électrolyte des membranes de PVDF ou de feuilles minces en raison de sa relativement plus grand volume à base de polyéthylène. Verre séparateur en fibress sont également très difficile à rouler.
La capacité à préparer une électrode de haute qualité est indispensable de veiller à ce qu'une grande quantité de matériau actif est dans le faisceau, ce qui permet cycle rapide à effectuer et faire en sorte que le mélange de l'électrode ne se détache pas du collecteur de courant au cours du laminage. Dans la première étape de préparation d'un film d'électrode, le mélange d'électrode positive est ajouté dans NMP pour former une suspension. La consistance de cette pâte est contrôlé par le rapport massique de NMP au mélange électrode. L'obtention d'une pâte de la consistance appropriée est essentielle pour la préparation d'un film d'électrode de haute qualité, en particulier des films à la fois stable et suffisamment grande pour NPD in situ. Cependant, la réalisation de la consistance correcte peut exiger beaucoup de tests que la quantité de NMP est nécessaire dépend de la taille et de la morphologie des particules de la matière active d'électrode. Heureusement, cette étape peut être considérablement simplifiée par un broyeur à billes le NMP-électrode suspension. Dans ce cas, le rapport de NMP à l'électrode mélange de poudres est moins essentielle et un film de haute qualité peut être facilement préparé à condition que la suspension de broyeur à boulets est étalé en un film immédiatement. Le lecteur est invité à consulter également les procédures recommandées précédemment rapportées pour la préparation d'un film de grande qualité. 31 Dans ce rapport l'importance d'appuyer les électrodes avant de les utiliser est soulignée. Dans le cas des électrodes plus longues requises pour NPD in situ, en appliquant une pression homogène à l'ensemble électrode est mieux réalisée en utilisant une presse de laminage. Cependant, si une presse de laminage ne sont pas disponibles, d'une presse à plaque plane peut être utilisée. Enfin, le "roll-over" conception de la cellule in situ est compatible avec une électrode double-face positif sans modifications supplémentaires apportées au cours de la construction. Utilisation d'une électrode double-face pour effet de doubler la quantité de matière active par rapport aux autres composants de la batterie, ce qui conduit à un plus hautdiagramme de diffraction de la qualité.
Une difficulté fréquemment rencontrée est d'obtenir une bonne pression appliquée au rouleau de la batterie ensemble dans la cellule construite. Il peut en résulter une mauvaise diffusion ionique ou non homogène sur toute la cellule, comme représenté par les Li 0,18 Sr 0,66 0,5 Ti 0,5 O 3 Nb résultats ci-dessus, ou une cellule qui ne fonctionne pas. Obtenir une bonne pression dans la pile est particulièrement difficile lors de l'enroulement de la cellule à la main. Le processus implique la dextérité manuelle dans une boîte à gants et ne peut conduire à des résultats cohérents. Ces difficultés peuvent être surmontées en utilisant une machine de bobinage automatique cellule, même si la quantité d'échantillon nécessaire peut augmenter. Enfin, la masse totale de tous les composants cellulaires dans la cellule doit être enregistré afin de calculer l'absorption de neutrons totale. Sans paramètres appropriés de correction d'absorption structurels, tels que les paramètres de déplacement atomiques (ADP), peut affiner à irréalistevaleurs. En général, il est recommandé de mesurer et d'appliquer une correction d'absorption approprié pour les expériences de NPD.
Avant de commencer l'expérience dans de NPD in situ plusieurs conditions expérimentales doivent être considérés et mis. Par exemple, la résolution angulaire qui en résulte doit être approprié pour le matériau étudié. Si une structure cristalline d'électrodes adopte une faible réflexion symétrie du groupe d'espace ne peut pas être résolu en raison du chevauchement des réflexions à partir de la même phase ou d'autres phases présentes dans la cellule. Pour résoudre certaines réflexions de la longueur d'onde des neutrons empiétant sur l'échantillon peut être nécessaire d'ajuster, par exemple, des longueurs d'onde plus longues peuvent séparer les réflexions en 2. Malheureusement, ce qui réduit la gamme Q-espace sondé. Ce fut potentiellement un problème pour la Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3 résultats présentés ci-dessus. Dans ce cas, les réflexions des avions avec de plus petits d -spacings ont été Previourusé déterminé à fournir des informations de commande de lithium, et donc une longueur d'onde plus courte a été sélectionné. Cependant, ceci a également rendu difficile à résoudre le fractionnement du pic dû à l'apparition de la deuxième phase.
En plus de choisir le jeu approprié des paramètres expérimentaux pour le diffractomètre de neutrons, les conditions de cyclage électrochimique doivent être définis à l'avance et pas beaucoup changé au cours de l'expérience. Pendant cellule vélo, il est probable que la matière existe dans un état métastable qui peut ensuite se détendre, une fois que la cellule est déconnectée. Si ceci est une propriété particulière de la matière qui est à l'étude alors il ne devrait pas y avoir de problèmes, cependant, si le but de l'expérience est d'étudier le taux de variation de certains paramètres structurels au cours de charge ou de décharge puis interruptions et la structure ultérieure relaxation peut influencer le résultat. En outre, évitant les interruptions simplifie également la résultante soiINDIRECTS raffinement en évitant la nécessité de relancer le raffinement à chaque pause. Il est également recommandé que si l'expérimentateur a pour but de déterminer la position de lithium et d'occupation à divers stades de décharge puis plus collections de données à la fin de chaque cycle de charge et de décharge est conseillé avec une étape équilibre électrochimique approprié. Les collectes de données plus longues peuvent assurer qu'il ya suffisamment de signal-bruit pour améliorer les chances d'observation et la modélisation du lithium en plus de servir de référence pour la façon dont les changements de lithium au cours du cyclage.
Une fois que les données ont été collectées, puis il ya un certain nombre de méthodes d'analyse qui peuvent être utilisés selon le résultat souhaité de l'expérience. Habituellement, la meilleure forme d'analyse est raffinement Rietveld avec peu de contraintes, bien que ce soit plus difficile à réaliser que soit un raffinement avec plusieurs contraintes (telles que coordonnées fixes atomiques, taux d'occupation, ou ADP) ou modeling les changements d'une seule réflexion. Parfois, l'information obtenue à partir d'une analyse plus simple est tout ce qui est souhaité à partir d'une expérience in situ, et ainsi effectuer une contrainte raffinement Rietveld plus complexe est nécessaire.
Pour mieux juger ce qui peut être en mesure de modéliser avec précision lors d'un raffinement séquentiel Rietveld un raffinement initiale à l'aide d'un seul ensemble de données recueillies pendant une longue période avant d'être rejetée est souvent nécessaire. Comme ce fut le cas pour Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3, si certains paramètres sont incapables de déterminer avec précision dans le raffinement initiale, il est peu probable qu'ils seront déterminés avec précision pendant le raffinement séquentiel. Cependant, être capable d'effectuer un succès séquentiel raffinement Rietveld est l'un des résultats les plus souhaitables d'une expérience en NPD situ. Comme le modèle est affiné contre tous les points dans le diagramme de diffraction, très accurate informations de la modification de la structure moyenne de l'ensemble des phases au cours du cyclage électrochimique et peut être extrait directement corrélé à un profil de potentiel. En outre, si la collecte de données rapide a été effectuée le taux de changement structurel au cours des cycles de la batterie peut être étudiée et la cinétique d'insertion de lithium déterminés. L'obtention d'un raffinement stable avec peu de contraintes, telles que la fixation des coordonnées atomiques, d'occupation, et ADP, exige des données de haute qualité avec rapport signal sur bruit-bon, résolution angulaire élevée, et l'accès à une large gamme d de -space. La qualité des données spécifique nécessaire dépend en partie de la matière à l'étude. Par exemple, une structure plus complexe devra signal-bruit élevé de voir les réflexions les plus faibles et de plus haute résolution pour observer le fractionnement de pointe. Ainsi, de temps en temps les contraintes peuvent être nécessaires, comme ce fut le cas pour Li 0,18 Sr 0,66 Ti 0,5 Nb 0,5 O 3, où certains paramètres are maintenue constante pendant un raffinement. En outre, la prudence doit toujours être de veiller à ce que le modèle résultant est chimiquement raisonnable. Ceci peut être réalisé en contrôlant la forme visuelle du modèle de données afin d'assurer qu'il n'y a pas de différence systématique, en vérifiant que les paramètres sont raffinés physiquement raisonnable, ainsi que la surveillance des mesures statistiques de la qualité de l'ajustement (par exemple, R B ou χ 2). L'observation des tendances reproductibles dans les paramètres entre plusieurs cycles électrochimiques peut ajouter plus de poids à une observation particulière.
En plus d'effectuer un raffinement Rietveld en utilisant les données, les changements qui se produisent à des réflexions caractéristiques au cours du cyclage de la batterie peuvent être modélisés. 8,18,19 Ceci est particulièrement utile si l'on sait à l'avance qui réflexions sont influencés par commande soit de lithium ou un changement de la structure d'accueil. Les modifications apportées à ces réflexions caractéristiques peuvent alors être corliée à des changements dans le potentiel électrochimique profil de construire une compréhension des relations structure-propriété. Le changement de position ou intensité intégrée d'une réflexion spécifique peuvent être modélisés à l'aide de programmes tels que LAMP 33 ou origine. Enfin, l'apparition de réflexions caractéristiques indiquant la formation de nouvelles phases peut être suivie au cours du cyclage électrochimique. 8,16,35,36 similaires à d'autres changements observés in situ, leur apparition et l'identité peuvent être liés aux propriétés électrochimiques observés. Le lecteur est invité à voir et lire l'article sur la base des études in situ X-ray dans de voir Doeff et al. 37
Peu importe la forme de l'analyse est réalisée, si les données ont été collectées en continu au cours du cyclage électrochimique, des informations uniques à la diffraction in situ sera obtenu. En particulier, les informations concernant la formation de phases métastables et non Equiliprocessus de Brium de la cellule entière peuvent être extraites. 11,28,29 Résultats pour matériaux exemple de cathode étudiés en fonction de la charge / décharge à l'aide de cellules de NPD in situ sont présentés dans la figure 5. La figure 5A représente une région sélectionnée de la NPD in situ modèles, les profils de tension, des fractions de poids et des paramètres de maille du matériau de cathode actif, LiFePO4 et FePO 4. 25 Bien que la figure 5B montre un raffinement multiphase typique en utilisant des modèles de structure des composants et un ensemble de données NPD in situ. 26
En NPD in situ est un outil qui est sensible à lithium, le porteur de charge dans les batteries lithium-ion. Ainsi, il existe un aperçu de lithium sensible acquise dans la fonction d'électrodes pendant le fonctionnement de la batterie. Processus de charge peuvent être liées à la façon dont la structure cristalline de l'électrode augmente / contrats / formulaires de nouvelles phases et à la façon dont inserts lithium / exétendues à partir de ces électrodes. In situ peuvent découvrir comment NPD lithium est insérée / extraite dans les électrodes, par l'intermédiaire d'une, deux, ou plusieurs sites cristallographiques, ce qui influe directement sur la facilité de chargement / déchargement d'une pile entière. En déterminant où et comment lithium est inséré / extrait nous pouvons concevoir de nouveaux matériaux qui peuvent tirer parti de cette connaissance. Par exemple, les matériaux avec de plus grandes cavités pour le lithium de résider dans peuvent être conçus de telle sorte que plus le lithium peut être inséré, ce qui conduit à des batteries de plus grande capacité. En outre, la connaissance des sites cristallographiques lithium occupe lors de l'insertion / extraction peut être utilisé pour diriger le développement de matériaux avec de plus grandes «tunnels» pour le lithium, le nouveau permettant potentiellement plus lithium à être réversible insérée / extraite, en particulier à des taux plus élevés de décharge / frais. Bien que ces exemples sont basés sur des électrodes d'insertion, in situ NPD pourrait à l'avenir fournir des informations précieuses pour les électrodes eà subir des réactions de conversion. Par conséquent, NPD in situ fournit des informations cruciales sur la fonction d'électrode qui peut être utilisé pour concevoir la prochaine génération d'électrodes.
Avenir dans les études NPD in situ abordera des systèmes plus complexes, présentant symétrie espace-groupes inférieurs et / ou des distributions de lithium plus complexes. En outre, ces études peuvent être utilisés pour développer de nouveaux matériaux pour des applications alternatives - Pourquoi utiliser une électrode pour une batterie? Nous pouvons utiliser une électrode comme matériau de départ, insérer / extraire une quantité connue de lithium (avec les informations fournies par NPD in situ), extraire l'électrode et de l'utiliser pour une autre application, par exemple en profitant d'une autre propriété physique. En outre, les piles électrochimiques peuvent être développés qui permettent NPD in situ pour sonder des informations structurelles sur les processus qui se produisent dans les cellules de spéciation, batteries lithium-air et des cellules à combustible. Réactions de la scène in situ
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Slurry Preparation | |||
| PVDF | MTI Corporation | EQ-Lib-PVDF | http://www.mtixtl.com/PVDFbinderforLi-ionbatteryelectrodes80g/bag-EQ-Lib-PVDF.aspx |
| Active Electrode Material | Researcher makes* | This is dependent on the electrode under investigation, typically made in-house by the researcher and varies every time | |
| Carbon black | MTI Corporation | EQ-Lib-SuperC65 | http://www.mtixtl.com/TimicalSUPERC65forLithium-IonBatteries80g/bag-EQ-Lib-SuperC65.aspx |
| NMP | MTI Corporation | EQ-Lib-NMP | http://www.mtixtl.com/N-Methyl-2-pyrrolidoneNMPsolventforPVDF 250g/bottleLib-NMP.aspx |
| Magnetic stirrer | IKA | C-MAG HS 7 IKAMAG | http://www.ika.in/owa/ika/catalog.product_detail?iProduct=3581200 |
| Electrode Fabrication | |||
| Doctor blade (notch bar) | DPM Solutions Inc. | 100, 200, 300 & 400 micron 4-Sided Notch Bar | |
| Al or Cu current collectors | MTI Corporation | EQ-bcaf-15u-280 | http://www.mtixtl.com/AluminumFoilforBatteryCathodeSub strate-EQ-bcaf-15u-280.aspx |
| Vacuum Oven | Binder | e.g. VD 53 | http://www.binder-world.com/en/vacuum-drying-oven/vd-series/vd-53/ |
| Flat-plate press | MTI Corporation | EQ-HP-88V-LD | http://www.mtixtl.com/25THydraulicFlat HotPress-EQ-HP-88V.aspx |
| Roll-over cell construction | |||
| V can | |||
| electrode on Al/Cu | MTI Corporation | EQ-bcaf-15u-280 | http://www.mtixtl.com/AluminumFoilforBatteryCathodeSub strate-EQ-bcaf-15u-280.aspx |
| polyethylene-based or PVDF membrane | MTI Corporation | EQ-bsf-0025-400C | http://www.mtixtl.com/separatorfilm-EQ-bsf-0025-400C.aspx |
| LiPF6 | Sigma-Aldrich | 450227 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/450227?lang=en®ion=AU |
| deuterated dimethyl carbonate | Cambridge Isotopes | DLM-3903-PK | http://shop.isotope.com/productdetails.aspx?id=10032379&itemno=DLM-3903-PK |
| deuterated ethylene carboante | CDN Isotopes | D-5489 | https://www.cdnisotopes.com/as/products/specifications/D-5489.php?ei=YWVraWmjoJ1i0lZ7nkr0RpwHr Hxc9ornu14O4WUtZKbZWZrcq6j55 G0lOab3Wi0dMZ7xc+0Yse1leWVtZ LnrGKvta7v591o4JrnkbRowHt/r |
| Li metal foil | MTI Corporation | Lib-LiF-30M | http://www.mtixtl.com/Li-Foil-30,000 ml-35 mmW-0.17 mm Th.aspx |
| Rubber stopper cut to size | generic eraser | cut a generic eraser to size | |
| dental wax | Ainsworth Dental | AIW042 | http://www.ainsworthdental.com.au/catalogue/Ainsworth-Modelling-Wax-500g.html |
| Copper wire (insulated) | generic | sheathed Cu wire that can be cut to size | |
| Aluminum rod (<2 mm diameter) | generic | cut to size as required | |
| Glovebox | Mbraun | UNILab | http://www.mbraun.com/products/glovebox-workstations/unilab-glovebox/ |
| Scissors | generic | ||
| Soldering iron | generic | ||
| In situ NPD | |||
| Appropriate neutron diffractometer | ANSTO | Wombat | http://www.ansto.gov.au/ResearchHub/Bragg/Facilities/Instruments/Wombat/ |
| Potentiostat/galvanostat | Autolab | PGSTAT302N | http://www.ecochemie.nl/Products/Echem/NSeriesFolder/PGSTAT302N |
| Connections to battery from potentiostat/galvanostat | generic | ||
| Training of NPD instrument and use | |||
| Data analysis | |||
| Data visualisation and peak fitting, .e.g. LAMP suite | ILL | LAMP | http://www.ill.eu/instruments-support/computing-for-science/cs-software/all-software/lamp/ |
| Rietveld analysis software, e.g. GSAS | APS | GSAS | https://subversion.xray.aps.anl.gov/trac/EXPGUI |
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