Name: İn Situ Lithiated referans elektrot: Dört elektrot tasarım operando empedans spektroskopisi için (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: Öğrenin, operando empedans spektroskopisi için dört elektrotlu hücre tasarımıyla lityum iyon bataryalarda bozulma mekanizmalarını nasıl analiz edebilirsiniz. Bu yöntem, yüksek voltajlı yaşlanma süreçlerini anlamanıza yardımcı olur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar ABD Enerji Bakanlığı, Office enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji mali desteği kabul etmiş oluyorsunuz.

1. bakır/teneke Kablo sıyırma
<ol><li>Isı sıyırma çözüm ticari olarak elde.<ol>
<li>Ticari endüstriyel kalite paslanmaz çelik kabı (7,6 cm çapında ve 8,5 cm yüksekliğinde) içine çözüm sıyırma 5 mm derinliğe kadar alttan dökün. Kabı sıcak bir tabak üzerine yerleştirin. Yavaş hızı yaklaşık 5 ° C/dk Isıtma başlar.</li>
		<li>Taşınabilir bir ısıl yakından sıcaklık rampa çözüm izlemek ve gerekli Isıtma hızı korumak için sıcak tabak Isıtma oranını ayarlamak için çözüm içine bırakın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Başvuru teller hazırlama jig Cu/Sn ipinde kurulması.<ol>
<li>Bir jig (4 cm genişliğinde ve 7 cm uzunluğunda) şeklinde kalın bakır tel rüzgar. Mount ticari Cu/Sn (veya saf Cu) Tel (çapı 25,4 µm), Sn ince bir tabaka ile kaplı ve elektronik olarak poliüretan kaplama ile yalıtılmış) Şekil 1a' gösterildiği gibi jig üzerine. Not: Bu teller son derece hassas ve kaba ele eğer bozabilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Polimer sıyırma<ol>
<li>Sıyırma çözüm sıcaklığı yaklaşık 85 ° C üzerinde ısıl okur sonra çözüm Isıtma durdurun ve çözüm içine monte tel jig bırakın.</li>
		<li>Su için başka bir şeydir 15 15 s ve sonra durulama DI jig için belgili tanımlık eriyik içinde jig bırakın aşırı sıyırma çözüm kablo adsorbe yıkamayı s.</li>
		<li>Tel (simli beyaz renk görüntülenir) maruz Sn denetlemek ve polimer tamamen soymak kadar adımları yineleyin 1.3.2. Uyarı: Tel uzun vadeli maruz sıyırma çözüm dış saha Sn kaplama etch ve kirmizi-kahverengi Cu tel maruz altında. Teller empedans Spektroskopi analiz için hazırlanmaktadır Sn kaplama varlığı önemlidir.</li>
		<li>Jig DI suda durulayın ve kuru hava, oda sıcaklığında (25 ° C).</li>
		<li>Naqilli sistem üzrə iki ucu açıkta Sn (veya Cu aşırı soyulmuş teller üzerinden) elde etmek için sökülen bölgeleri ortasında teller kesti. Her tel yaklaşık 10 cm uzunluğundadır.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. başvuru tel hazırlık
<ol><li>Başvuru tel ilişkiler kurmak için bir elektrik teli telleri bağlamak ve kavşak lehim.<ol>
<li>Elektrik devresi tel bir rulo, kesme adet 10 cm ve 2 cm metal ortaya çıkarmak için her iki uçtan izolasyon kapağı şerit.</li>
		<li>Maruz kalan elektrik tel sonu için elimden polimer tel bir ucunu bağlayın ve lehim telleri arasında bir elektrik temas kurmaya Kavşağı.</li>
		<li>Maruz Sn (veya Cu) Tel ve maruz elektrikli tel arasında direnç ölçmek. Not: 6-8 Ω arasında tipik direnç değerlerdir.</li>
		<li>Her biri Sn maruz ve bir Argon maruz Cu torpidoda bir hücreye derleme için dolu bir havale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bir preslenmiş ve düzleştirilmiş Li metal folyo maruz Cu için bağlama başvuru tel<ol>
<li>Küçük bir parça Li metal kesme (değil daha--dan 5 x 5 mm) torpido içinde büyük bir Li folyo dan. Not: çapraz bulaşma ve sonraki elektrik mikro-kısa engellemek için Li metal ve mağaza içinde torpido ile temas için özel ekipman kullanın.</li>
		<li>(Metalik silindir yüzeyine Li metal yapışmasını önlemek için) bir polimer bant ile kaplı bir rulo kullanarak Ar. altında bir Teflon platformda Li metal parçası rulo</li>
		<li>Folyo kalınlığı yaklaşık 25 µm. onay bir vida ölçer kullanarak kalınlığı elde etmek için haddeleme devam edin.</li>
		<li>Li istenilen kalınlık elde etme üzerine metal folyo, folyo U şekli oluşturmak için merkezi eğil. Yer Cu Cu Li metal ile temas ve Cu kapsüllemek için kat basın iki Li katmanlar arasında Tel bükme arasında Tel maruz. Not: tüm maruz ucunu kapsayan sağlayacak şekilde Cu tel Kapsüllenen sırasında çok dikkatli koruyun. Cu sadece elektronik gürültülerinden ve Cu kişi elektrolit için karışık bir yüzey potansiyel verileri hatalı voltaj değerleri oluşturan okuma neden olur.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. hücre derleme ve veri toplama
<ol><li>Li metal başvuru ve Sn başvuru teller Li-Ion hücre derleme arasında yerleştirin.<ol>
<li>Negatif elektrot elektrot ortasına biraz fikstür Merkezi'nden değiştirdi gibi fikstür yerleştirin. Elektrolit 400 µL ekleyin (1.2M LiPF6 Fluoroethylene karbonat (FEC) içinde: Etil metil karbonat EMC (5:95 w/w)) tüm elektrot ıslak.</li>
		<li>Elektrot üzerine bir ayırıcı yerleştirin ve bir organophobic tarama kullanarak, yavaşça ayırıcı ve elektrot arasında sıkışmış hava kabarcıkları. Daire tamamen pozitif elektrot dan fikstür tabanı izole etmek ve hücre içindeki elektrik kısa önlemek için fikstür ile emin olmak için ayırıcı yerleşimini ayarlayın. Not: Büyük elektrotlar onlar elektrolit ilavesi curl gibi hava cepleri ayırıcı ve elektrotlar arasında tuzak eğilimindedir. Bu hava cepleri ayırıcının elektrotlar ile düzgün iletişim sağlamak için kaldırılması gerekir. Hava kabarcıkları empedans hücre artırmak ve iyon transferi inhibe.</li>
		<li>Elektrolit, bir hücre sandviç uzak 2 mm ve elektrot biri Merkezi'nde iki damla (yaklaşık 10 µL) ekleyin. Maruz Sn ipucu başvuru tel elektrot ve (Cu tel kapsüllü) Li metal folyo üstünde belgili tanımlık damla uzak elektrot ortasına yerleştirin. Metaller ve elektrolit damla arasındaki yüzey gerilimini teller pozisyonda tutun.</li>
		<li>Bir daha fazla damla (yaklaşık 10 µL) Tel duruma getirdikten sonra elektrolit Li metal üzerine ekleyin.</li>
		<li>Ek hava kabarcıkları Teflon süpürme ile ayırıcı arasındaki Li folyo kaldırın. Başka bir 400 µL elektrolit ekleyin.</li>
		<li>Her iki başvuru teller arasındaki iki ayırıcıları gözükeceksin öyle ki ilk ayırıcı hizalı ikinci ayırıcı yerleştirin. Herhangi bir ek hava kabarcıkları kaldırın. Uyarı: İkinci ayırıcıyı yerleştirerek süre, aşırı gerilim referans telleri zarar verebilir. Dikkat edin, gerilimi azaltmak için hücre içindeki ilave tel bırakın.</li>
		<li>Pozitif elektrot 400 µL elektrolit ile ıslak. Yer elektrot üstünde tepe-in ikinci ayırıcıyı negatif elektrot ile uyumlu.</li>
		<li>Dikkatli bir şekilde hücre yığını hizalama değil rahatsız etmek için pozitif elektrot üzerine paslanmaz çelik spacer yer. Not: Yanlış hizalanmış elektrotlar inhomogeneous geçerli dağılımları ve etkin hücrenin alanının sınırlı erişim nedeniyle düşük hücre kapasitesi neden.</li>
		<li>Hücre cilt değişiklikleri için yapabilmek için diski üzerinde yer iki paslanmaz çelik dalga yaylar ve basınç inşa elektrotlar ve fikstür terminaller arasında uygun elektrik temas sağlamak. Fikstür kapatın. Belgili tanımlık tertibat sıkıca kapalı değil beri testleri torpido gözünde bir inert atmosfer içinde yapılır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Li metal başvuru tel bireysel elektrot gerilimi profilleri için verileri kaydetmek<ol>
<li>Pozitif ve negatif elektrot Terminaller, cycler ilgili elektrot bağlıyken cycler yardımcı başvuru terminal Li metal bağlayın. Not: hücre Bisiklete binme sırasında cycler potansiyel farkı pozitif terminal ve RE Aux1 çıktı ve negatif elektrot ve referans olarak Aux2 olarak okur. Li metal tel bağlıyken Aux1 ve Aux2 Li metal ile ilgili bireysel elektrot potansiyelleri vardır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Lithiate Sn tel in situ kayıt elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS).<ol>
<li>Pozitif elektrot ve Sn tel arasında 6 h 5 µA sabit bir akım bir üst gerilimi kesme 4 V ile belgili tanımlık Sn mamüllerinin lithiate için geçerlidir. Böylece oluşan Li/Sn alaşım potansiyelini Li metal yakın ki. Terminalleri kesin ve tel için 2 h equilibrate izin vermek. Not: Sn tel tam lithiation onaylamak için devre (kapatmak için 0 A) son derece düşük akım olun.</li>
		<li>Cycler bağlantıları Li metal cycler yardımcı Terminal ve Sn tel cycler eksi terminali için alter ve Aux2 okuma 0 V yakın olun. Sn lithiated aşaması, LixSn ile belirtilen elde edilir.</li>
		<li>Cycler hücrenin ilgili elektrotlar için pozitif ve negatif terminalleri ve LixSn tel yardımcı terminaline yeniden bağlanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>(İ) katot vsanot, katot (II) vs lithiated Sn tel ve (iii) anot vs lithiated Sn tel için kayıt EIS. (İ) empedans elde impedances (II) ve (III) toplamıdır. Voltaj kaydetmek için iki terminalleri ve iki elektroda için geçerli çıkış potansiyostat oluşur.<ol>
<li>Tam hücre spectra elde etmek için ilgili pozitif ve negatif elektrot hücre için gerilim ve geçerli terminallere bağlayın.</li>
		<li>Gerilim ve geçerli pozitif terminalleri pozitif elektrot empedans için bağlanmak (olarak da bilinen çalışma elektrodu, WE) için pozitif elektrot ve negatif terminalleri (olarak da bilinen sayaç elektrot, CE) LixSn bağlanmak referans elektrot.</li>
		<li>Negatif elektrot empedans için negatif elektrot WE terminallere bağlayın ve CE terminalleri LixSn referans elektrot için bağlayın.</li>
		<li>EIS kaydetmek için AC akımları tedarik veya elektrokimyasal çift küçük gerilim genlik arasında geçiş yapmak için frekansları değişen (5 mV) ve sanal bileşeni vs gerçek bileşen empedansı yanıt arsa.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Ma, D., Cao, Z., Hu, A. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-014-0008-2">Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries: A Mini Review.</a> Nano-Micro Letters. 6 (4), (2014).</li>
<li>Jung, S. -K., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201300787">Understanding the Degradation Mechanisms of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Cathode Material in Lithium Ion Batteries.</a> Advanced Energy Materials. 4 (1), 1300787(2014).</li>
<li>Streipert, B., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/7/A1474.abstract">Influence of LiPF6 on the Aluminum Current Collector Dissolution in High Voltage Lithium Ion Batteries after Long-Term Charge/Discharge Experiments.</a> Journal of The Electrochemical Society. 164 (7), A1474-A1479 (2017).</li>
<li>Gilbert, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/1/A6054/F3.expansion.html">Cycling Behavior of NCM523/Graphite Lithium-Ion Cells in the 3-4.4 V Range: Diagnostic Studies of Full Cells and Harvested Electrodes.</a> Journal of The Electrochemical Society. 164 (1), A6054-A6065 (2017).</li>
<li>Shim, J., Kostecki, R., Richardson, T., Song, X., Striebel, K. A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775302003634">Electrochemical analysis for cycle performance and capacity fading of a lithium-ion battery cycled at elevated temperature.</a> Journal of Power Sources. 112 (1), 222-230 (2002).</li>
<li>Peled, E., Menkin, S. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/7/A1703.abstract">Review-SEI: Past, Present and Future.</a> Journal of The Electrochemical Society. 164 (7), A1703-A1719 (2017).</li>
<li>Nadimpalli, S. P. V., et al. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1205.5335">Quantifying capacity loss due to solid-electrolyte-interphase layer formation on silicon negative electrodes in lithium-ion batteries.</a> Journal of Power Sources. 215, 145-151 (2012).</li>
<li>Ender, M., Weber, A., Ellen, I. -T. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/159/2/A128.figures-only?related-urls=yes&legid=jes;159/2/A128">Analysis of Three-Electrode Setups for AC-Impedance Measurements on Lithium-Ion Cells by FEM simulations.</a> Journal of The Electrochemical Society. 159 (2), A128-A136 (2011).</li>
<li>Zhou, J., Notten, P. H. L. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/151/12/A2173.short">Development of Reliable Lithium Microreference Electrodes for Long-Term In Situ Studies of Lithium-Based Battery Systems.</a> Journal of The Electrochemical Society. 151 (12), A2173-A2179 (2004).</li>
<li>Klink, S., Höche, D., La Mantia, F., Schuhmann, W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775313005983">FEM modelling of a coaxial three-electrode test cell for electrochemical impedance spectroscopy in lithium ion batteries.</a> Journal of Power Sources. 240 (Supplement C), 273-280 (2013).</li>
<li>Bünzli, C., Kaiser, H., Novák, P. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/162/1/A218.abstract">Important Aspects for Reliable Electrochemical Impedance Spectroscopy Measurements of Li-Ion Battery Electrodes.</a> Journal of The Electrochemical Society. 162 (1), A218-A222 (2015).</li>
<li>Delacourt, C., Ridgway, P. L., Srinivasan, V., Battaglia, V. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/161/9/A1253.abstract">Measurements and Simulations of Electrochemical Impedance Spectroscopy of a Three-Electrode Coin Cell Design for Li-Ion Cell Testing.</a> Journal of The Electrochemical Society. 161 (9), A1253-A1260 (2014).</li>
<li>Hoshi, Y., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775315007223">Optimization of reference electrode position in a three-electrode cell for impedance measurements in lithium-ion rechargeable battery by finite element method.</a> Journal of Power Sources. 288 (Supplement C), 168-175 (2015).</li>
<li>La Mantia, F., Wessells, C. D., Deshazer, H. D., Cui, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388248113000970">Reliable reference electrodes for lithium-ion batteries.</a> Electrochemistry Communications. 31 (Supplement C), 141-144 (2013).</li>
<li>Aurbach, D., Zinigrad, E., Cohen, Y., Teller, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167273802000802">A short review of failure mechanisms of lithium metal and lithiated graphite anodes in liquid electrolyte solutions.</a> Solid State Ionics. 148 (3), 405-416 (2002).</li>
<li>Klett, M., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/163/6/A875.abstract">Electrode Behavior RE-Visited: Monitoring Potential Windows, Capacity Loss, and Impedance Changes in Li1.03(Ni0.5Co0.2Mn0.3)0.97O2/Silicon-Graphite Full Cells.</a> Journal of The Electrochemical Society. 163 (6), A875-A887 (2016).</li>
<li>Zhang, W. -J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775310011699">A review of the electrochemical performance of alloy anodes for lithium-ion batteries.</a> Journal of Power Sources. 196 (1), 13-24 (2011).</li>
<li>Klett, M., Gilbert, J. A., Pupek, K. Z., Trask, S. E., Abraham, D. P. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/1/A6095.abstract">Layered Oxide, Graphite and Silicon-Graphite Electrodes for Lithium-Ion Cells: Effect of Electrolyte Composition and Cycling Windows.</a> Journal of The Electrochemical Society. 164 (1), A6095-A6102 (2017).</li>
<li>Ma, L., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/164/1/A5008.full">A Guide to Ethylene Carbonate-Free Electrolyte Making for Li-Ion Cells.</a> Journal of The Electrochemical Society. 164 (1), A5008-A5018 (2017).</li>
<li>Michan, A. L., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.6b02282">Fluoroethylene Carbonate and Vinylene Carbonate Reduction: Understanding Lithium-Ion Battery Electrolyte Additives and Solid Electrolyte Interphase Formation.</a> Chemistry of Materials. 28 (22), 8149-8159 (2016).</li>
<li>Rahmoun, A., Loske, M., Rosin, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610214001908">Determination of the Impedance of Lithium-ion Batteries Using Methods of Digital Signal Processing.</a> Energy Procedia. 46, 204-213 (2014).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187661021730440X">Electrochemical Impedance Spectra for Lithium-ion Battery Ageing Considering the Rate of Discharge Ability.</a> Energy Procedia. 105, 844-849 (2017).</li>
<li>Andre, D., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775311000681">Characterization of high-power lithium-ion batteries by electrochemical impedance spectroscopy. I. Experimental investigation.</a> Journal of Power Sources. 196 (12), 5334-5341 (2011).</li>
<li>Li, S. E., Wang, B., Peng, H., Hu, X. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775314002298">An electrochemistry-based impedance model for lithium-ion batteries.</a> Journal of Power Sources. 258, 9-18 (2014).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Şekil 2a Şekil 2b ise tam hücre voltaj profil ve 2 c 3 ile 4.4 V arasında tam hücre sağlanıncaya iken pozitif ve negatif elektrot vs Li/Li+ çift için karşılık gelen gerilim profilleri göster. 3 ve 4.4 V arasında tam hücre tarar gibi pozitif elektrot 3,65 V ile 4,45 V ve 0.65 V ve 0,05 V vsarasında negatif elektrot arasındaki gerilim deneyimleri görülebilir. Li/Li+ anılan sıraya göre. Şarj sırasında de-lithiation ve...

Lityum iyon piller (LIBs) yüksek enerji yoğunluğu için talep Li-iyon hücre performans1sınırlamak temel faktörler anlama doğru araştırma sürüyor. Yüksek gerilim operasyon yeni nesil katmanlı geçiş metal oksit katotlar, grafit anotlar ve organik karbonat elektrolit içeren hücrelerin çeşitli parazit reaksiyonlar2,3ile ilişkilidir. Bazıları bu tepkiler, Li - iyon stok tüketmek ve genellikle önemli empedans hücre4,5,6,7artış neden. Li-iyon kaybı da elektrotlar yüzey potansiyelleri net bir vardiyada sonuçlanır. Tam bir hücreye referans elektrot karşı bireysel bir elektrot voltaj değişiklikleri izleme (RE) ticari 3-Elektrot Hücre tasarımlar8,9,10,11 inç gerçekleştirilebilir , 12 , 13 , 14. gerilim profilleri ve bireysel elektrot empedans değişiklikleri ile ilgili bilgi teşvik bir LIB temel bozulması mekanizmaları daha derin bir anlayış. Geleneksel 3-elektrot hücre Li metal elektroda, elektrokimyasal süreçleri farklı bir anlayış kolaylaştırır bir referans elektrot olarak içeriyor. Li-metal ile temas halinde organik elektrolit spontan yüzey modifikasyonu uğrar ve Li yüzey bu katmanda katkısını quantified15olamaz. Birkaç 3-elektrot yapılandırması gibi (bir) T-modeli, (b) bir mikro-RE çalışma ve sayaç elektrot koaksiyel konumlandırılmış, (c) bir madeni para hücre sayaç elektrot, vb arkasında bir RE ile önerdi daha önce. Bu hücre yapılandırmaları en önemli drift elektrolit düşük iletkenlik nedeniyle empedans veri üretme hücre sandviç uzakta konumlandırılmış RE var. Bu ölçüm boyunca istikrarlı bir potansiyele sahip bir RE güvenilir empedans veri sağlamak için sandviç ortasında konuşlanmış gerekir kanıtlanmıştır.
Bu tutarsızlıkları gidermek için biz bir hücre yapısı içeren dördüncü bir16tasarladık. Ultra ince bir kaplama Sn Cu tel mamüllerinin lithiated in situ LixSn alaşım oluşturmak için olabilir bir pil elektrotlar arasında sandviç olduğunu. Sn lithiation uğrar, başvuru tel voltaj düşer ve tamamen lithiated bir tel 0 V vsyakın bir potansiyele sahiptir. Li+/Li17. Lithiated kompozisyon Li metal karşılaştırılabilir bir potansiyele sahiptir ve istikrarlı bir ölçüm zaman dilimi içinde potansiyel metastable alaşımlardan kolaylaştırmak. Elektrolit için maruz bir Li metal yüzey katmanlar oluşturan elektrolit ayrışma ürünleri için eğilimli. Bireysel elektrot empedans spectra bir elektrot ile Li metal başvuru arasında birleştiğinde olarak toplayarak soruşturma için bir EIS ölçüm güvenilir bu katmanlar üzerinde empedans katkı nedeniyle olmamıştır. Elektrolit azaltma Li-Sn yüzeyde de kaçınılmaz olsa da, bir in situ lithiated başvuru tel göre aşağıdaki avantajları vardır: gerilim olarak (a) sürekli elektrolit ayrışma ürünleri olduğunu her zaman ayrışma potansiyelini elektrolit sürece lithiated, sistem interfacial katmanları; Li stok kaybı olmaksızın ima (b) EIS veri önemsiz katkı sağlayan çok küçük bir alan katmanları Sn tel lithiation sırasında oluşan bitti; ve gibi Li ve taze Sn tel lithiation içinde her lithiation ve böylece çok ince interfacial katmanları her zaman artan kalınlık-in bunlar yerine oluşumu sırasında ortaya çıkan tel arttıkça potansiyel Sn tel kaybeder (c) oluşan ürünler Katmanlar. Bu alaşımlar ile referans olarak kaydedilen spectra elektrot empedans, daha doğru ve güvenilir veriler sağlar. Biz testleri hücreleri ve 4-elektrot RE standart 2032-türü madeni para ile hücreleri tasarım doğrulamak için. Bu testler ve veri bizim yorum sonuçlarından temsilcisi bir sonucu olarak bizim protokol etkinliğini açıklamak için kullanılır. 3-4.4 V Bisiklete binme takip oluşumu döngüleri, yaşlanma döngüleri ve periyodik AC empedans ölçümleri Bisiklete binme sırasında dahil standart bir protokol. Madeni para hücre ölçümleri döngüsü hayat, kapasite saklama, AC empedans değişiklikleri, vb RE hücreleri gibi parametreleri hakkında değerli bilgi izleme voltaj değişiklikleri etkinleştirmek ve empedans bireysel elektrotlar artış sağlar. Mekanik anlayışımız kapasite fade ve empedans artış içine elektrolit sistemlerinin geliştirilmesi için yönergeler sağlar ve katkıları için kapasite kaybına elektroda üzerinden yüksek gerilim hücre işlemi sırasında anlıyorum.
Bizim hücrelerin Li1.03 (Ni0,5Co0,2Mn0,3)0,97O2 bulunan (ile belirtilen burada NMC532 olarak)-pozitif elektrotlar, negatif elektrotlar grafit tabanlı dayalı (ile belirtilen burada Gr olarak) ve LiPF6, 1, 2 M çözüm Fluoroethylene karbonat (FEC) içinde: Etil metil karbonat (EMC) (5:95 w/w) elektrolit olarak. Bu çalışmada kullanılan elektrotlar standart elektrot hücre analizi, modelleme ve prototip (CAMP) tesis Argonne Ulusal Laboratuvarı, fabrikasyon vardır. Pozitif elektrot NMC532, iletken karbon katkı (C-45) ve polivinilidin florid (PVdF) cilt 90:5:5 20 µm kalınlığında Al geçerli Toplayıcı üzerinde ağırlık oranını içinde oluşur. Negatif elektrot grafit, C-45 ve 92:2:6 10 µm kalınlığında Cu geçerli Toplayıcı üzerinde ağırlık oranını ciltteki PVdF karışık oluşur. 5,08 cm çapında dairesel diskler elektrot laminat yumruk ve ayırıcılar bir 7.62 cm kalıp kullanılmak üzere 7.62 cm iç çapında armatürleri ile yumruk. Bu elektrotlar 120 ° C ve bir vakum fırında 75 ° C'de ayırıcılar için en az 12 h hücre derleme önce kurumuş. Fikstür tasarım şematik gösterimi Şekil 1' de temsil edilir. Büyük armatürleri ve elektrot empedans spectra en azından distorsiyonları sağlayan en az inhomogeneities böylece, birim alan başına geçerli dağıtımları içinde olun. 3-4.4 V Bisiklete binme takip iki oluşumu döngüsü sırasında bir C/20 oranı 100 devir bir C/3 oranında ve C/20 adlı iki tanılama döngüleri yaşlanma dahil standart bir protokol. Tüm pil testleri 30 ° C'de yapılmıştır Elektrokimyasal Bisiklete binme veri bir pil cycler kullanılarak ölçüldü ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) bir potansiyostat sistemi kullanılarak gerçekleştirilir.

<table><tbody><tr><td>Insulstrip 220</td><td>Ambion Corporation</td><td>081607-1</td><td></td></tr><tr><td>Sodyum Hidroksit (ağırlıkça %23)</td><td>Ambion Corporation</td><td>1310-73-2</td><td>Insulstrip 220</td></tr><tr><td>Furfuryl Alkol İçeriği (%10</td>)<td>Ambion Corporation</td><td>98-00-0</td><td>Insulstrip 220</td></tr><tr><td>NCM523</td><td>içeriği TODA America</td><td>NM4100</td><td></td></tr><tr><td>C-45&nbsp;</td><td>Timcal A.Ş.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>poliviniliden florür (PVdF)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>427152</td><td></td></tr><tr><td>Sn over Cu tel</td><td>Kanthal</td><td>MELT # 24633</td><td>Özel sipariş</td></tr><tr><td>edilen Pil döngüleyici</td><td>Maccor USA</td><td>Serisi 2300 & nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Potansiyostat</td><td>Solartron Analitik</td><td>1470 E</td><td></td></tr></tbody></table>

İn situ lithiated referans elektrot: dört elektrot tasarım operando empedans spektroskopisi için

In Situ Lithiated Reference Electrode: Four Electrode Design for In-operando Impedance Spectroscopy

Lityum iyon piller sonuçlarında daha yüksek bir enerji çıkışı İşletme gerilimi bu aygıtlardan uzanan. Yüksek voltaj, ancak, tetik veya birden çok işlem uzun vadeli performansı çürümesi için sorumlu hızlandırmak. Hücre içinde meydana gelen fiziki süreçlerin karmaşıklığı göz önüne alındığında, bu kez bu performans düşüşü kök nedenleri tam bir anlayış elde etmek zordur. Bunun nedeni kısmen bir pil elektrokimyasal herhangi bir ölçüm tüm bileşenlerinin kombine katkıları hücreye geri dönecek olmasından doğar. Tek tek probed için anot ve katot elektrokimyasal reaksiyon verdiğinden bir referans elektrot birleşmesiyle sorunun bir parçası çözebilir. Voltajı katot tarafından deneyimli bir varyasyon Örneğin, tam hücreli cyclable Lityum iyonu havuzunda değişiklik gösterebilir. Pil mevcut birçok interphases yapısal evrimi de, genel hücre empedans elektroda katkılarıyla ölçerek izlenebilir. Böyle zengin bilgiler tanı Li-ion piller analizde eriþiminden güçlendirir ve tek hücre bileşenleri optimizasyonu için değerli giriş sağlar. Bu eser, biz test hücrede birden çok başvuru elektrotlar karşılamak mümkün tasarımını tanıtmak ve doğruluğunu en üst düzeye çıkarmak için derleme ayrıntılı ölçüm, belirli her türü için uygun olan mevcut referans elektrotlar işlemek deneysel sonuçlar.

Şekil 2 olduğu voltaj 1.2 M LiPF6 (FEC) bireysel elektrot bir temsilcisi profil: EMC (5:95 w/w) birinci ve ikinci döngüleri oluşumu sırasında elektrolit olarak. Şekil 3 hücre EIS spectra sonra üç oluşumu devir ve döngüsü hayat yaşlanma Protokolü sonundaki gösterir. Re-lithiate yeteneği bireysel elektrot empedans hassas izleme EIS veri AIDS elde etmek için RE değiştirir.
<p class="jove_content" fo:keep-together.with...

Referans elektrotlar bir Li-iyon batarya birleşme bozulması mekanizmaları, yüksek voltaj aydınlatmak için değerli bilgiler sağlar. Bu makalede, biz en fazla elektrokimyasal ölçümlerde elde edilen verilerin doğruluğunu sağlamak için derleme adımları birlikte birden çok başvuru elektrotlar barındıran bir cep tasarım mevcut.

İn Situ Lithiated referans elektrot: Dört elektrot tasarım operando empedans spektroskopisi için

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate ...

Daha iyi performans gösteren lityum iyon pillere olan talep, bozulmaya neden olan faktörleri anlamaya yönelik araştırmaları yönlendiriyor. Burada açıklanan yöntem, tek tek pil bileşenlerinin davranışını tam olarak ölçebilir. Bu tekniğin sağladığı bilgi zenginliği, lityum iyon pillerde tanısal analizin erişimini artırır ve tek tek hücre bileşenlerinin optimizasyonuna değerli girdiler sağlar.Başlamak için, iki milimetre kalınlığında bakır telden yapılmış dört santimetre genişliğinde yedi santimetre uzunluğunda bir aparat edinin. Bir ucunda jig'i stabilize etmek için düz halkalar ve diğer ucunda bir tutamak ile. Daha sonra, yaklaşık beş milimetrelik bir çözelti derinliği elde etmek için yaklaşık 23 mililitre endüstriyel sınıf sıyırma çözeltisini 7,6 santimetre çapında paslanmaz çelik bir behere dökün.Ucu beherin altından uzak tutarak bir termo çifti çözeltiye batırın. Beheri sıcak bir plaka üzerinde 85 santigrat dereceye kadar ısıtmaya başlayın. Çözelti ısınırken, 60 santimetre 25.4 mikron poliüretan kaplı kalay kaplı bakır tel uzunluğunu jig'in etrafına dikkatlice sarın.Telin uçlarını tutamaklara nazikçe bantlayın. Çözelti 85 santigrat dereceye ulaştığında, ısıyı kapatın ve sarılmış

in-situ-lithiated-reference-electrode-four-electrode-design-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Bir iletken polimer (CP) dönüştürücü inşa All-katı hal iyon seçici elektrotlar (ASSISEs) sıvı ortamda fonksiyonel ömür boyu birkaç ay sağlar. Burada, bir laboratuar-on-a-chip biçimde ASSISEs ve imalat ve kalibrasyon süreci tanımlamak. Assise karmaşık biyolojik medyada uzun süre saklandıktan sonra yakın bir Nernst eğimi profil korumuştur için gösterilmiştir.

Fizyolojik Araştırma All-katı hal İyon seçici elektrotlar (Assise) dayanarak Çok analit Biochip (MAB)

Biz Sinkrotron X-ışını soğurma spektroskopisi (XAS) ve X-ışını kırınımı Li-ion ve Na-ion piller için elektrot malzemeleri intercalation / deintercalation süreçlerin detaylarını prob (XRD) teknikleri kullanımını tanımlamak. In situ ve ex-situ deneyler cihazların çalışması için gerekli yapısal davranışını anlamak için kullanılır hem de...

Sinkrotron Radyasyon Teknikleri Kullanarak Lityum İyon ve Sodyum iyon piller için elektrot Malzemelerin Karakterizasyonu

Bir protokol in situ pH üretimi deneylerinde bir bor kaplı elmas (BDD), elektrot ve bir sonraki uygulamaya önemli elektrokimyasal parametrelerin tanımlanması için tarif edilmektedir.

Bor Katkılı Elmas Elektrot Kalite ve Uygulamaya değerlendirilmesi<em&gt; In Situ</em&gt; Su Elektroliz ile Yerel pH Modifikasyonu

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) tersine çevrilebilir oksidasyon veya çözüm azalma geçmesi türlerin oksidasyon veya küçültme oranı sabit bir şekilde belirlenmesi için kullanıldı.

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi elektrokimyasal oranı sürekli tahmini için bir araç olarak

Üç elektrot hücre Lityum-iyon piller elektrokimya okumak yararlı olur. Elektrokimyasal bir Kur decoupled ve bağımsız olarak muayene için anot ve katot ile ilişkili olayları sağlar. Burada, analytics kaplama Lityum vurgu ile inşaat ve üç elektrot madeni para hücre kullanımı için bir rehber mevcut.

Üç elektrot madeni para hücre hazırlık ve Electrodeposition analiz için lityum-iyon pil

Bu protokol, tahıl sınırlarında Tercihli çözünmeden ince film platin elektrotların elektrokimyasal pürüzleştirilmesi için bir yöntem gösterir. Döngüsel voltammetri ve empedans spektroskopisinin elektrokimyasal teknikleri Bu elektrot yüzeylerini karakterize etmek için gösterilmiştir.

Ince-Film platin makro ve Mikroelektrotlar elektrokimyasal kaba doldurma

Çözünmez tuz iğnesi şablonlarının kimyasal olarak azaltılması yoluyla kare kesitli gözenekli platin bazlı makrotüpler ve makroışınları elde etmek için bir sentez yöntemi sunulmaktadır.

Gözenekli Platin Bazlı Makrobeamler ve Makrotüpler için Tuz Şablonlu Sentez Yöntemi

Protokol, bir potansiyostat cihazına sahip üç elektrotlu bir sistem kullanılarak süper kapasitörlerin çeşitli elektrokimyasal özelliklerinin değerlendirilmesini açıklar.

Üç Elektrot Sistemi Kullanılarak Süper Kapasitörlerin Elektrokimyasal Özelliklerinin Değerlendirilmesi

Burada, üç elektrotlu, iki odacıklı bir biyoelektrokimyasal sistem kullanarak laktik asit bakterilerinde aracılı hücre dışı elektron transferini (EET) karakterize etmek için bir protokol sunuyoruz. Bu yöntemi Lactiplantibacillus plantarum ve redoks aracısı 1,4-dihidroksi-2-naftoik asit ile gösteriyoruz ve aracılı EET'yi değerlendirmek için kullanılan elektrokimyasal tekniklerin kapsamlı bir tanımını sunuyoruz.

Laktik Asit Bakterilerinde Üç Elektrotlu, İki Odacıklı Biyoelektrokimyasal Sistem ile Aracılı Hücre Dışı Elektron Transferinin Karakterize Edilmesi

Yüzeylere kitle seçilmiş iyonları yumuşak iniş yeni malzemelerin son derece kontrollü hazırlanması için güçlü bir yaklaşımdır. Yerinde ikincil iyon kütle spektrometresi (SIMS) ve infrared yansıma absorpsiyon spektroskopisi (IRRAS) Yazan analizi ile birleştiğinde, yumuşak iniş yüzeyler ile iyi tanımlanmış türlerin etkileşimleri içine görülmemiş anlayışlar sağlar.

Kütle-Seçilen İyonlar Yumuşak İniş Hazırlayan İyi tanımlanmış Yüzeyler Yerinde SIMS ve IR spektroskopisi

Öğrenin, operando empedans spektroskopisi için dört elektrotlu hücre tasarımıyla lityum iyon bataryalarda bozulma mekanizmalarını nasıl analiz edebilirsiniz. Bu yöntem, yüksek voltajlı yaşlanma süreçlerini anlamanıza yardımcı olur.

İn Situ Lithiated referans elektrot: Dört elektrot tasarım operando empedans spektroskopisi için

Daha fazla video keşfet