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

Bu çalışmanın genel amacı, lityum iyon hücrelerdeki bozunma olaylarını araştırmak ve aynı zamanda anot ve katodun etkisini belirlemek için güvenilir bir üç elektrotlu madeni para hücresi kurulumunun yapımını göstermektir. Bu yöntem, lityum iyon hücrelerinin bozunma olaylarında anot ve katodun rolü nedir gibi enerji depolama ve asa alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, elektrokimyasal özelliklerin ölçüm güvenilirliği ile birlikte hücre yapımının basitliğidir.

Bu tekniğin etkileri, referans elektrotun varlığına bağlı olarak şarj ve deşarj işlemi sırasında anot ve katodun elektrokimyasal özelliklerinin ayrı ayrı izlenmesine kadar uzanır. Referans elektrodunu emaye bakır tel ile oluşturun. Her üç elektrotlu hücre için 120 milimetre uzunluğunda bir tel kesin.

Telin bir ucunu yaklaşık on milimetre bir laboratuvar presine yerleştirin ve dört megapaskal basınç uygulayın. Teli çıkardıktan sonra, düzleştirilmiş kısım yaklaşık iki milimetre uzunluğunda olacak şekilde kesin. Ardından, düzleştirilmiş uçtaki dış yalıtımı çıkarmak için dikkatlice bir neşter kullanın.

Teli bir kenara koyun ve bulamacı yapmak için devam edin. %10 ağırlıklı PVDF ve NMP'lik bir çözelti elde edin. Ayrı ayrı tartın ve aynı harca lityum titanat tozu, sentetik grafit ve iletken bir katkı maddesi ekleyin.

Karışım homojen olana kadar tozları karıştırın ve öğütün. Ardından, toz karışımını 20 mililitrelik tek kullanımlık bir karıştırma tüpüne aktarın. Ardından, NMP çözeltisi eklemek için bir pipet kullanın.

Kapağı vidalamadan önce 16 adet altı milimetre çapında silikat cam karıştırma bilyesi ekleyerek devam edin. Bulamacı karıştırmak için yüksek şeffaf bir karıştırma cihazı kullanın. Karıştırdıktan sonra, bulamaç ve önceden hazırlanmış açıkta kalan tel ile çalışın.

Eliyle, açıkta kalan bakır ucu karışık bulamacın içine batırın. Çıkardıktan sonra, telleri kuruması için bir tabana takın, döküm ucu yukarı bakacak şekilde takın. Elektrotları bir laboratuvar fırınında 70 santigrat derecede en az sekiz saat kurutun.

Tüm bileşenler ve elektrolit hazır olduğunda, bunları bir argon torpido gözüne koyun. İşte kasa ve kapak, conta, polipropilen ayırıcılar, paslanmaz çelik ara parça ve dalga yayı. Referans elektrodunu pense kullanarak spiral bir şekle bükün.

Torpido gözünün içinde iki temiz lityum diski hazırlayın. Bir lityum disk ve bir paslanmaz çelik ara parça alın. Lityum diski ara parçanın ortasına yerleştirin ve ardından ikisini birbirine sıkıca bastırın.

Lityumun ara parçaya yapışıp yapışmadığını kontrol edin. Şimdi, düğme hücre kutusu ve küçük bir tartı botu ile çalışın ve ikinci lityum diski kasanın içinde ortalayın. Sıkıca bastırın ve yapıştığından emin olun.

Lityum diskin üzerine birkaç damla elektrolit yerleştirin. Dış boşluğu doldurmak için lityumun kenarına birkaç damla daha koyun. Ardından, ıslatılmış lityum diskin üzerine bir polipropilen ayırıcı yerleştirin.

Ayırıcı tamamen ıslandığında, contayı dudağı yukarı bakacak şekilde hücreye yerleştirin. Referans elektrot spiralini hücrenin merkezine nazikçe yerleştirmek için bir çift plastik cımbız kullanın. Referans elektrodun etrafına birkaç damla elektrolit ekleyin.

Ardından, telin conta ve kasanın üzerinden geçtiği yere küçük bir kare ayırıcı yerleştirin. Referans elektrodun üzerine bir polipropilen ayırıcı yerleştirerek devam edin. Lityum ara diski alın ve lityum tarafı aşağı bakacak şekilde düzeneğin üzerine yerleştirin.

Ardından, dalga yayını ara parçanın üzerine yerleştirin. Ardından, kapağı tüm düzeneğin üzerine dikkatlice yerleştirmek için plastik cımbız kullanın. Madeni para hücresini yaklaşık beş megapaskal kıvırmak için bir kıvırıcı kullanın.

Bu noktada, hücre torpido gözünden çıkarılabilir. Devam etmeden önce hücreyi temizleyin ve kurulayın. Kapatmak için, telin madeni para hücresinden çıktığı yere az miktarda iletken olmayan epoksi uygulamak için bir kürdan kullanın.

Lityumlama için test cihazını kurun. Madeni para hücresi kutusunun üst kısmına küçük bir kare elektrik bandı yerleştirin ve hücre tutucusuna yerleştirin. Referans elektrodu hücre tutucunun pozitif bağlantısına bağlamak için bir timsah klipsi kullanın.

Referans elektrodu uygun voltaj aralığında birkaç kez döndürün. Şarj ve deşarj işlemleri sırasında oluşması gereken referans voltajına dikkat edin. Hücreyi, çalışan bir hücre yapmak için malzemelerle donatılmış argon eldiven kutusuna geri koyun.

Katot diskini hücre kasasının ortasına yerleştirin. Ardından, üstüne ve kenarına birkaç damla elektrolit damlatın. Ardından, ıslanan elektrotun üzerine bir ayırıcı yerleştirin.

Bunun üzerine, contayı dudağı yukarı bakacak şekilde yerleştirin. Düzeneği bir kenara koyun ve lityumlu hazırlama hücresini alın. Kasanın üstüne elektrik bandı sürün ve ince burunlu pense ile tutun.

Madeni para hücresinin kenarını dikkatli ama sıkı bir şekilde kaldırmak için son teknoloji pense kullanın. Mümkün olduğunda, hücre kılıfını ve kapağını ayırın ve lityumlu referans elektrodunu dikkatlice çıkarın. Bir pense ile referans elektrodun spiralini açın ve düzeltin.

Çalışan hücreyi ve referans elektrodu bir araya getirin. Referans elektrodunun ucunu çalışma elektrodunun ortasına yerleştirin. Hücrenin kenarına kadar uzanacaktır.

Kabloyu hücrenin kenarında yeniden bükün ve telin kasayı geçtiği yere küçük bir dikdörtgen ayırıcı yerleştirin. Ardından, referans elektrodun üzerine bir ayırıcı yerleştirin. Bunu hazırlanan anot diski ile doldurun.

Anot üzerine dikkatlice bir milimetre paslanmaz çelik ara parça yerleştirin. Ardından, dalga yayını düzeneğin üzerine yerleştirin. Şimdi, hücreyi ağzına kadar elektrolit ile doldurun.

Hücre kapağını düzeneğe dikkatlice yerleştirmek için plastik cımbız kullanın. Hücreyi bir kıvırıcıya aktarın ve hücreyi beş megapaskal'a kıvırın. Hücreyi argon kutusundan çıkardıktan sonra temizleyin ve kapatın.

Tamamlanan hücrenin en az bir saat kurumasını bekleyin. Hücreyi bir elektrokimyasal ölçüm cihazına götürün. Hücreyi bu şemadaki gibi bağlayın.

Pozitif güç ve pozitif sensör katoda bağlanır. Negatif güç ve sensör anoda bağlanır. Referans, referans elektroduna bağlanır.

Tam hücreyi istenen C hızında döndürün ve aynı anda tam hücre katot ve anot potansiyellerini ölçün. Hücreyi elektrokimyasal empedans spektroskopi cihazına taşıyın. Pozitif gücü ve sensörü hücrenin katotuna ve negatif gücü ve sensörü ve referans sensörünü anoda bağlayın.

Referans elektrodunu bağlantısını kesilmiş halde tutun. Kontrol panelinde, on milivoltluk bir genlik seçin. Bir megahertz ile bir milihertz arasındaki frekans aralığını seçin.

Tam hücrenin empedansını toplamaya başlayın. İşte bir anot için sabit akımdaki voltaj ölçümleri, sağdaki ölçeği ve bir katot ve soldaki ölçeği kullanarak hem iki hem de üç elektrotlu bir tam hücre. Şarj hızı, hesaplanan maksimum değerin 1/10'udur.

İki ve üç elektrotlu hücreler için tam hücre voltajları aynıdır, bu da referans elektrotun davranışı değiştirmediğini düşündürür. Bunları deşarj sırasındaki voltaj ölçümleriyle karşılaştırın. Şarj sırasında, lityum katottan anoda hareket ettikçe lityum kesme lityum artıya göre katot potansiyeli artar.

Anottaki potansiyel azalır. Deşarj sırasındaki voltaj ölçümleri, bu koşullar altında bunun tersinin gerçekleştiğini göstermektedir. Bu, şarj durumunun bir fonksiyonu olarak üç elektrotlu tam hücre için toplanan empedans spektrumunun bir örneğidir.

İşte katot ve anot için ek spektrumlar. Veriler, şarj durumu değiştikçe elektrot empedansına bireysel katkıları bulmada faydalıdır. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik, uygun şekilde yapılırsa, döngü ve empedans testleri de dahil olmak üzere beş gün içinde yapılabilir.

Bu prosedürü denerken, referans elektrot telinin ince olduğunu ve düzgün kullanılmadığı takdirde kırılabileceğini unutmamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, herhangi bir bozulmaya neden olmadan bir hücreyi hızlı bir şekilde grafiklemek mümkün müdür gibi soruları yanıtlamak için hızlı grafik ve güvenlik testleri gerçekleştirilebilir. Ve arıza olaylarında anot ve katodun rolü nedir?

Geliştirildikten sonra bu teknik, enerji depolama alanındaki araştırmacıların arızayı teşhis etmesinin ve lityum iyon pillerin ömrünü iyileştirmesinin yolunu açtı. Bu videoyu izledikten sonra, herhangi bir elektrokimyasal laboratuvarda bulunan tipik bileşenleri kullanarak kararlı ve güvenilir bir üç elektrotlu hücrenin nasıl oluşturulacağını iyi anlamış olmalısınız. Lityum bileşikleri, organik elektrolitler ve elektrikli ekipmanlarla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken her zaman kişisel koruyucu ekipman kullanmak gibi önlemlerin alınması gerektiğini unutmayın.