توصيف مواد الكهربائي للبطاريات ليثيوم ايون وايون الصوديوم عن طريق تقنيات الإشعاع السنكروترون

Summary

وصفنا استخدام السنكروتروني الأشعة السينية طيف الامتصاص (XAS) وحيود الأشعة السينية (XRD) تقنيات لبحث تفاصيل العمليات إقحام / deintercalation في المواد الكهربائي ليثيوم أيون وبطاريات أيون الصوديوم. كل من في الموقع، وتستخدم التجارب خارج الموقع لفهم السلوك الهيكلية المناسبة لتشغيل الأجهزة

Abstract

مركبات إقحام مثل أكاسيد المعادن أو الفوسفات الانتقالية هي المواد الكهربائي الأكثر استخداما في ليثيوم أيون والبطاريات نا ايون. خلال الإدراج أو إزالة ايونات المعادن القلوية، والدول الأكسدة من الفلزات الإنتقالية في المركبات تغيير والتحولات الهيكلية مثل مرحلة التحولات و / أو الزيادات المعلمة شعرية أو النقصان يحدث. هذه السلوكيات بدورها تحديد الخصائص المهمة للبطاريات مثل التشكيلات المحتملة، وقدرات المعدل، وحياة دورة. والأشعة السينية مشرق للغاية والانضباطي التي تنتجها الإشعاع السنكروتروني تسمح اقتناء السريع للبيانات عالية الدقة التي توفر معلومات حول هذه العمليات. التحولات في المواد السائبة، مثل التحولات المرحلة، يمكن ملاحظتها مباشرة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، في حين امتصاص الأشعة السينية الطيفي (XAS) يعطي معلومات عن الهياكل الالكترونية والهندسية المحلية (مثل التغيرات في الدول الأكسدة والسندات لengths). وفي التجارب التي أجريت على الموضع الخلايا العاملة هي مفيدة بشكل خاص لأنها تسمح علاقة مباشرة بين الخصائص الكهروكيميائية والهيكلية للمواد. هذه التجارب هي مضيعة للوقت ويمكن أن يكون تحديا لتصميم ويرجع ذلك إلى تفاعل والهواء حساسية الأنودات الفلزات القلوية المستخدمة في تكوينات نصف الخلية، و / أو إمكانية تدخل إشارة من مكونات الخلية الأخرى والأجهزة. لهذه الأسباب، فمن المناسب لإجراء التجارب خارج الموقع (على سبيل المثال على أقطاب تحصد من الخلايا مشحونة جزئيا أو تدوير) في بعض الحالات. هنا، نقدم بروتوكولات وإجراءات تفصيلية لإعداد كل من خارج الموقع وخارج الموقع في عينات لإجراء التجارب التي تنطوي على الإشعاع السنكروتروني وشرح كيفية تتم هذه التجارب.

Introduction

بطاريات الليثيوم أيون للمنتجات الالكترونية الاستهلاكية الأمر في الوقت الحاضر سوقا 11000000000 $ في جميع أنحاء العالم ( http://www.marketresearch.com/David-Company-v3832/Lithium-Ion-Batteries-Outlook-Alternative-6842261/ ) وهي اختيار رئيس الوزراء للتطبيقات المركبات الناشئة مثل المكونات في السيارات الهجين الكهربائية توصل بالكهرباء (PHEVs) والسيارات الكهربائية (المركبات الكهربائية). النظير لهذه الأجهزة التي تستخدم أيونات الصوديوم بدلا من الليثيوم هي في المراحل الأولى من التنمية، ولكنها تعتبر جذابة لتخزين الطاقة على نطاق واسع (أي تطبيقات الشبكة) على أساس التكلفة والحجج الأمنية العرض ^{1 و 2.} كلا النظامين إقحام مزدوجة تعمل على نفس المبدأ؛ المكوك ايونات المعادن القلوية بين قطبين بوصفها هياكل المضيفة، التي تخضع لعمليات الإدراج في إمكانيات مختلفة. الخلايا الكهروكيميائية أنفسهم يختلطatively بسيطة، تتكون من أقطاب الإيجابية والسلبية على مركب جامعي الحالي، مفصولة غشاء مسامي مشبع حلا كهربائيا عادة ما تتكون من الملح المذاب في مزيج من المذيبات العضوية (الشكل 1). الجرافيت وLiCoO ₂ هي الأكثر شيوعا المستخدمة الأقطاب السالبة والموجبة، على التوالي، لبطاريات أيون الليثيوم. كما تم تطوير العديد من المواد البديلة الكهربائي لتطبيقات محددة، بما في ذلك المتغيرات من يمون ₂ O ₄ الإسبنيل، LiFePO ₄ مع هيكل الزبرجد الزيتوني، والوطنية (NMCs) (ليني _{س س} المنغنيز التعاون _1-2X O ₂ مركبات) للايجابيات، والكربون الصلب، لى _{4 5} O تي _12، وسبائك الليثيوم مع القصدير لمدة ³ السلبيات. مواد عالية الجهد مثل ليني _0.5 المنغنيز _1.5 O _4، والمواد الجديدة ذات قدرة عالية مثل مركبات الطبقات الطبقات (على سبيل المثال الحادي والاربعون ₂ MNO <الفرعية> · 3 (1-X) يمون _{0.5 0.5} ني O _2)، ومركبات مع الفلزات الانتقالية التي يمكن أن تخضع لتغييرات متعددة في الدول الأكسدة، وبطارية ليثيوم سي الأنودات سبيكة حاليا موضوعات البحوث المكثفة، و، إذا تم نشرها بنجاح، ينبغي رفع كثافة الطاقة العملية للخلايا الليثيوم أيون أخرى. فئة أخرى من المواد، والمعروفة باسم الأقطاب التحويل، التي أكاسيد المعادن الانتقالية، كبريتيد، أو الفلوريدات يتم تخفيض عكسية لعنصر معدني وملح الليثيوم، هي أيضا قيد النظر لاستخدامها أقطاب البطارية (في المقام الأول كبديل للالأنودات) ^4. للأجهزة المستندة على الصوديوم، كربونات الصلب، سبائك، والهياكل NASICON، وtitanates يجري التحقيق لاستخدامها الأنودات ومختلف أكاسيد المعادن الانتقالية والمركبات polyanionic كما كاثود.

ليثيوم أيون الصوديوم وأيون والبطاريات لا تستند إلى كيمياء ثابتة، وخصائص أدائها تختلف إلى حد كبير على رانه أقطاب المستخدمة. سلوك الأكسدة من الأقطاب يحدد ملامح المحتملة، وقدرات المعدل، وحياة دورة من الأجهزة. مسحوق التقليدية حيود الأشعة السينية (XRD) تقنيات يمكن استخدامها لتوصيف الهيكلية الأولية من المواد البكر والقياسات خارج الموقع على أقطاب تدوير، ولكن الاعتبارات العملية مثل انخفاض قوة الإشارة والأوقات الطويلة نسبيا اللازمة لجمع البيانات تحد من كمية المعلومات التي يمكن الحصول عليها على عمليات التفريغ ورسوم. في المقابل، تألق عالية وقصيرة موجات الإشعاع السنكروتروني (مثل λ = 0.97 Å في beamline ستانفورد السنكروترون الإشعاع في Lightsource 11-3)، جنبا إلى جنب مع استخدام أجهزة الكشف عن صورة إنتاجية عالية، واقتناء تصريح للبيانات عالية الدقة على عينات في اقل من 10 ثانية. في الوضع الطبيعي يتم تنفيذ العمل في وضع الإرسال على مكونات الخلية تمر الشحن وتفريغ في مغلقة بإحكامالحقائب شفافة لالأشعة السينية، دون الحاجة إلى وقف العملية للحصول على البيانات. ونتيجة لذلك، يمكن ملاحظة التغيرات الهيكلية الكهربائي باسم "لقطات في الوقت المناسب"، كما دورات الخلية، ويمكن الحصول على المزيد من المعلومات من مع التقنيات التقليدية.

الأشعة السينية طيف الامتصاص (XAS)، كما يشار أحيانا باسم الأشعة السينية الاستيعاب الجميلة هيكل (XAFS) يعطي معلومات حول بنية إلكترونية وهندسية المحلية من المواد. في التجارب XAS، يتم ضبطها طاقة الفوتون على حواف الامتصاص المميزة للعناصر محددة قيد التحقيق. الأكثر شيوعا للمواد البطارية، وهذه الطاقات تتوافق مع K-حواف (1S المدارات) من المعادن التي تمر بمرحلة انتقالية من الفائدة، ولكن لينة XAS التجارب ضبطها لO، F، C، B، N وL _2،3 حواف الصف الأول كما قامت الفلزات الإنتقالية في بعض الأحيان على عينات خارج الموقع ^5. ويمكن تقسيم الأطياف الناتجة عن التجارب XAS إلى عدة حيinct المناطق، التي تحتوي على معلومات مختلفة (انظر نيوفيل، M.، أساسيات XAFS، http://xafs.org/Tutorials؟action=AttachFile&do=get&target=Newville_xas_fundamentals.pdf ). السمة الرئيسية، التي تتألف من حافة الامتصاص وتمتد حوالي 30-50 فولت هي وراء امتصاص الأشعة السينية الأدنى هيكل إيدج (XANES) المنطقة، ويشير إلى عتبة التأين لاستمرارية الدول. هذا يحتوي على معلومات حول حالة الأكسدة والكيمياء تنسيق امتصاص. ومن المعروف أن جزء من الطاقة أعلى من الطيف كما الممتدة الأشعة السينية الاستيعاب الجميلة هيكل (EXAFS) المنطقة ويتوافق مع تناثر للطرد من الذرات الضوئية المجاورة. تحليل فورييه لهذه المنطقة يعطي معلومات الهيكلية قصيرة المدى مثل السندات أطوال وأعداد وأنواع الأيونات المجاورة. يتميز Preedge تحت characteristكما تظهر جيم الطاقات امتصاص بعض المركبات في بعض الأحيان. هذه تنشأ من ثنائي القطب التحولات الإلكترونية ممنوع لتفريغ الدول ملزمة لهندستها ثماني السطوح، أو ثنائي القطب يسمح آثار التهجين المداري في تلك رباعي السطوح وغالبا ما تكون مرتبطة إلى التماثل المحلية من امتصاص أيون (على سبيل المثال ما إذا كان هو أو منسقة بشكل رباعي الاسطح octahedrally) ^6.

XAS هي تقنية مفيدة بشكل خاص لدراسة النظم المعادن المختلطة مثل الوطنية (NMCs) لتحديد الدول الأكسدة الأولية والتي ايونات المعادن الانتقال الخضوع الأكسدة أثناء عمليات delithiation وlithiation. ويمكن الحصول على البيانات على عدة معادن مختلفة بسرعة في تجربة واحدة وتفسير واضح وصريح المعقول. في المقابل، موس باور الطيفي محدودة لعدد قليل فقط المعادن المستخدمة في المواد البطارية (في المقام الأول، الحديد والقصدير). بينما القياسات المغناطيسية يمكن أن تستخدم أيضا لتحديد التأكسد، يمكن أن الآثار اقتران المغناطيسي المضاعفاتالتفسير الشركة المصرية للاتصالات وخاصة لأكاسيد معقدة مثل الوطنية (NMCs).

كذلك التخطيط والتنفيذ في الموقع وخارج الموقع والسنكروتروني XRD التجارب XAS إعطاء معلومات تكميلية والسماح صورة أكثر اكتمالا التي سيتم تشكيلها من التغيرات الهيكلية التي تحدث في المواد الكهربائي أثناء تشغيل البطارية العادية مما يمكن الحصول عليها عن طريق التقنيات التقليدية. هذا، بدوره، يعطي فهما أكبر من ما يحكم سلوك الكهروكيميائية للأجهزة.

Protocol

1. التخطيط للتجارب

1. تحديد خط شعاع التجارب المثيرة للاهتمام. الرجوع إلى صفحات الويب خط شعاع كمرشدين. لSSRL XAS وXRD، هذه are: http://www-ssrl.slac.stanford.edu/beamlines/bl4-1/ and http://www-ssrl.slac.stanford.edu/beamlines/bl4-3/ and http://www-ssrl.slac.stanford.edu/beamlines/bl11-3/
   1. الاتصال خط شعاع العلماء ومناقشة تفاصيل التجربة.
2. تحقق المواعيد والمتطلبات لتقديم مقترحات عن طريق الذهاب إلى موقع ذات الصلة.
3. إرسال شعاع اقتراح وقت وأرسله.
4. بعد أن تم وسجل الاقتراح، الجدول الزمني شعاع.
5. اتبع التعليمات التي يقدمها مرفق للتحضير لشعاع الوقت. النظر في تفاصيل التجربة، رransport المواد (وخاصة من الأجهزة التي تحتوي على الفلزات القلوية)، ومعدات، وأي مخاوف تتعلق بالسلامة. التدريب في مجال السلامة هو مطلوب عموما للمستخدمين الجدد.

2. إعداد المواد، الأقطاب الكهربائية، وخلايا

1. توليف أو الحصول على المادة الفعالة من الفائدة.
2. تميز المواد عن طريق الأشعة السينية التقليدية مسحوق الحيود، وذلك باستخدام الخطوات 2.2.1-2.2.9.
   1. طحن مسحوق غربال وموحدة لضمان توزيع حجم الجسيمات.
   2. تحميل العينة إلى صاحب العينة. إزالة حامي من حامل ووضعه على شريحة زجاجية. ملء تجويف مع مسحوق، ثم إرفاق حامي، حامل الوجه وإزالة الشريحة. وهذا يضمن أن المسحوق هو حتى مع سطح حامل وأن السطح هو شقة.
   3. تسجيل الدخول إلى دفتر للديفراكتوميتر.
   4. إدراج حامل العينة إلى ديفراكتوميتر ومحاذاتها.
   5. إغلاق الأبواب من ديفراكتوميتر.
   6. باستخدام برنامج جامع البيانات على جهاز الكمبيوتر تعلق على عمومديفراكتوميتر alytical، وزيادة الجهد والتيار إلى القيم المناسبة للقياس. تحديد الشقوق وأقنعة شعاع للتجربة. تحديد أو تعديل برنامج المسح الضوئي.
   7. بدء البرنامج واسم datafile Cesar: سيزار. قفل الأبواب ديفراكتوميتر عن طريق تمرير شارة عند المطالبة من قبل البرنامج. جمع البيانات.
   8. تحليل نمط باستخدام برنامج نقاط عالية. على وجه الخصوص، والبحث عن وجود الشوائب (تأملات إضافية) وعما إذا كان نمط يطابق من المواد المرجعية أو أنماط المحسوبة.
   9. إزالة عينة من ديفراكتوميتر. رفض الأبواب التيار والجهد، وعلى مقربة. تسجيل الخروج، مع ملاحظة أي ظروف غير عادية.
3. الحصول مسح الميكروسكوب الإلكتروني لتقييم الأشكال التضاريسية الجسيمات، وذلك باستخدام الخطوات 2.3.1-2.3.10.
   1. تحضير العينة عن طريق ربط الشريط الكربون إلى كعب الألومنيوم، ومسحوق الرش العينة على الجانب زجة. اختبار المغناطيسية من خلال عقد المغناطيس المطبخ على العينة.
   2. إدراج العينة إلى غرفة SEM عبر airloالمسيخ.
   3. مرة واحدة يتم تأسيس فراغ، وتحويل الجهد على تسريع.
   4. في وضع التكبير منخفضة، وضبط التباين والسطوع. يتم ذلك أكثر سهولة باستخدام زر ACB.
   5. البحث عن مجال الاهتمام عن طريق المسح الضوئي يدويا في x و y الاتجاهات.
   6. التبديل إلى SEM أو وسائط شعاع لطيف إذا كان المطلوب أعلى التكبير. حدد الكشف عن المطلوب، ووضع مسافة تعمل على القيم المناسبة للتجربة.
   7. ضبط التباين والسطوع باستخدام ACB مقبض الباب.
   8. تركيز الصورة مع التحكم في المرحلة ض.
   9. محاذاة شعاع، الاستجماتيزم الصحيح والتركيز باستخدام x و المقابض ذ.
   10. التقاط الصور كما تريد، وذلك باستخدام زر الصورة، وحفظ لالمجلد المناسب على الكمبيوتر.
   11. عند الانتهاء، إيقاف تسريع الجهد. نقل عينة لتبادل موقف وإزالته من غرفة عبر غرفة معادلة الضغط.
4. إجراء تحليل العناصر عن طريق برنامج المقارنات الدولية إذا لزم الأمر، وتوصيف المواد مع أي تقنيات أخرى مثل الأشعة تحت الحمراء المطلوبأو رامان الطيفي.
5. افتعال الأقطاب، وذلك باستخدام الخطوات 2.5.1-2.5.8.
   1. جعل حل من 5-6٪ (wt.) فلوريد البولي فينيل (PVDF) في N-methylpyrolidinone (NMP).
   2. طاحونة المواد النشطة معا، والمضافات موصل (أسود الأسيتيلين، الجرافيت، الخ).
   3. إضافة الحل NMP من الخطوة 2.3.1 لتجف مسحوق من الخطوة 2.3.2 والمزيج. النسب تختلف تبعا لطبيعة المادة الفعالة، ولكن تكوين الجافة النهائية 80:10:10 (المادة الفعالة: PVDF: المضافة موصل) هو أمر شائع.
   4. باستخدام شفرة الطبيب و (اختياريا) جدول فراغ، ويلقي الطين الكهربائي على جامع القاعدة أو النحاس الحالية. ويمكن استخدام الكربون المغلفة آل احباط للمواد الكاثود بطارية ليثيوم أيون وجميع المواد القطب نا ايون، ويستخدم النحاس احباط للمواد الأنود ليثيوم أيون.
   5. تسمح الأقطاب إلى الهواء الجاف.
   6. الأقطاب الكهربائية الجافة مزيد باستخدام مصباح الأشعة تحت الحمراء، طبق ساخن، أو فرن فراغ.
   7. قطع أو لكمة أقطاب لحجم الحاجة. تزن إلكترونياتقصائد.
   8. نقل الأقطاب إلى صندوق قفازات جو خامل. خطوة إضافية التجفيف باستخدام غرفة انتظار ساخنة فراغ تعلق على صندوق قفازات ينصح لإزالة كل الرطوبة المتبقية.
6. تجميع أجهزة كهربائية (عادة خلايا عملة واحدة، ولكن تكوينات أخرى يمكن استخدامها لتوصيف الكهروكيميائية) لتوصيف الأولي، والعينات خارج الموقع، و / أو التجربة خط شعاع، وذلك باستخدام الخطوات 2.6.1-2.6.7.
   1. جمع كل العناصر اللازمة في صندوق قفازات جو خامل.
   2. قطع الليثيوم أو الصوديوم احباط إلى الحجم المطلوب.
   3. قطع فاصل الصغيرة التي يسهل اختراقها إلى الحجم المطلوب.
   4. مكونات طبقة في هذا النظام في الجهاز: القطب، فاصل، حل كهربائيا، واحباط لي أو نا.
   5. إضافة الفواصل وغسالات موجة حسب الحاجة.
   6. ختم الخلية باستخدام الصحافة خلية عملة واحدة.
   7. لفي التجارب XRD الموقع، نعلق علامات على جانبي الخلية عملة وختم الجهاز في الحقيبة البوليستر.
7. أداء التجربة الكهروكيميائية لتوصيف الأولي أو العمل خارج الموقع، وذلك باستخدام الخطوات 2.7.1-2.7.6.
   1. ربط الخيوط من potentiostat / galvanostat أو cycler إلى الجهاز وقياس إمكانات الدائرة المفتوحة.
   2. إرسال البرنامج للتجربة الكهروكيميائية المطلوب أو حدد برنامج المؤرشفة.
   3. تشغيل التجربة وجمع البيانات.
   4. للتجارب خارج الموقع، تفكيك الجهاز في صندوق قفازات، مع الحرص على عدم دائرة قصر ذلك. لخلايا عملة، استخدم إما أداة عملة المجمع الخلية أو كماشة ملفوفة بشريط التفلون.
   5. شطف مع أقطاب dimethylcarbonate لإزالة المتبقي بالكهرباء الملح. تسمح لهم لتجف.
   6. أقطاب غطاء للدراسة خارج الموقع مع KAPTON احباط للتجارب XRD أو الشريط سكوتش لXAS وتخزينها في صندوق قفازات حتى يتم تنفيذ التجربة خارج.
8. وينبغي منخول مساحيق معدة للدراسة من قبل XAS لضمان حجم الجسيمات متجانسةneity. ثم أنها قد تكون رشها على عدة قطع من الشريط سكوتش. سلسلة من العينات يمكن ثم عن طريق التراص تدريجيا أكثر عددا قطعة من الشريط مسحوق معا أعدت. هذا مفيد بشكل خاص إذا كان المستخدم غير مؤكد عن كمية من مسحوق اللازمة للإشارة الأمثل.
   1. بدلا من ذلك، يمكن أن تضعف مساحيق لقياسات XAS مع BN إذا كان المستخدم على ثقة حول ما سيؤدي في إشارة الأمثل.

3. أداء التجارب في مرفق السنكروترون

1. قبل عدة أيام من التجربة هو أن تبدأ، خطة النقل للمواد والمعدات إلى المرفق.
   1. للأجهزة التي تحتوي على الأنودات الفلزات القلوية، مطلوب الشحن لتجنب الأخطار المرتبطة بالنقل في السيارات الخاصة أو العامة.
   2. أجهزة المحمولة مثل galvanostat / potentiostats وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وعينات غير الخطرة مثل أقطاب للعمل خارج الموقع قد تكون brougحزب التحرير إلى مرفق من قبل الفرد تنفيذ التجارب في أي أزياء مريحة.
2. تحقق في وتسجيل في المنشأة.
3. لالسابقين التجارب XRD الوضع الطبيعي سواء في الموقع، واتخاذ نمط إشارة من مختبر ₆ لأغراض المعايرة.
   1. الاتصال العلماء beamline والأفراد للحصول على تعليمات.
   2. معايرة شعاع لإيجاد الظروف شعاع الحق.
   3. قياس نمط إشارة من مختبر _6.
4. لفي التجارب XRD الموقع، إعداد الجهاز والبدء في تجربة الخطوات التالية 3.4.1-3.4.6.
   1. إدراج الحقيبة في اغتيال الحريري لوحات الضغط وضمان أن يتم محاذاة بشكل صحيح ثقوب للسماح للشعاع الأشعة السينية لنقل.
   2. إيجاد موقف شعاع الأمثل وزمن التعرض. التعرض لفترات طويلة يمكن أن يؤدي إلى oversaturation. تقرر ما إذا كان سيتم هزت عينة أو ثابتة.
   3. تأخذ نمط الأولية قبل بدء الكيمياء الكهربائية.
   4. إرفاق يؤدي من غلفانيanostat / potentiostat إلى الجهاز.
   5. بدء التجربة الكيمياء الكهربائية.
   6. الحصول على البيانات. مرة واحدة التجربة جارية، وجمع البيانات تلقائيا، وحاجة المستخدم فقط للإشراف لجعل تجربة متأكد يجري كما هو مخطط لها.
5. إعداد التجارب XAS.
   1. تحقق في عالم الاتصال وbeamline والأفراد للحصول على تعليمات.
   2. إدراج عينة والمواد المرجعية احباط (اعتمادا على المعدن الذي يجري قياسه؛ مثل ني ني لK حافة).
   3. محاذاة العينة.
   4. تحديد الطاقة من حافة معدنية محددة باستخدام هيفايستوس IFEFFIT ل. مستوحد اللون اللحن، ثم نزع لحن بنحو 30٪ للقضاء على التوافقيات العليا. تغيير المكاسب لضبط I ₁ وأنا ₂ قياس الإزاحات.
   5. أخذ القياس. وينبغي اتخاذ اثنين أو أكثر من المسح الضوئي ودمج للعنصر من الفائدة.
   6. كرر الخطوات من 3.5.3 إلى 3.5.5 لعناصر إضافية، حسب الحاجة.

4. معطياتتحليل

1. للعمل XRD، معايرة الصورة LAB _6.
   1. تحميل المنطقة حيود آلة، والذي يتوفر من خلال شفرة Google ( http://code.google.com/p/areadiffractionmachine/ ).
   2. فتح الصورة للاب ₆ حيود واستخدام القيم المعايرة الأولية من رأس الملف.
   3. فتح الإشارة س (= 2π / د) قيم مختبر _6.
   4. معايرة حيود صورة لاب ₆ مع القيم س والتخمين الأولي من القيم المعايرة.
   5. الحصول على قيم المعايرة الصحيحة حسب الصورة المناسب.
   6. حفظ القيم المعايرة في ملف المعايرة.
2. معايرة الصور البيانات من التجربة.
   1. فتح الصور الحيود من التجربة.
   2. فتح ملف معايرة من المرجع مختبر ₆ (بحفظه في الخطوة 4.1.6).
   3. فتح الس المرجعية ه (= 2π / د) القيم من القاعدة أو النحاس (جامعي الحالية لالأقطاب) واستخدامها كمراجع داخلي.
   4. معايرة الصور النمط المناسب حسب الصورة.
   5. دمج الصورة لس مقابل كثافة البيانات (بمسح الخط).
   6. أنماط مناسبا باستخدام المطلوب البرنامج المناسب (CelRef، Powdercell، RIQAS، GSAS، الخ).
3. معالجة البيانات الكهروكيميائية باستخدام أي برنامج التآمر مريحة (إكسل، المنشأ، KaleidaGraph، إيغور، الخ).
4. للبيانات XAS، استخدم أرتيميس / أثينا في حزمة البرامج IFEFFIT للتحليل.
   1. معايرة البيانات باستخدام الذروة الأولى في مشتقة من أطياف امتصاص المعادن المرجعية.
   2. دمج مثل بالاشعة.
   3. طرح الخلفية وتطبيع البيانات.
   4. استخدم الدالة AUTOBK لعزل البيانات EXAFS.
   5. تحويل فورييه البيانات EXAFS.
   6. استخدام المربعات الصغرى يصلح لأطياف فورييه تحول في الفضاء R أو ك لاستخراج structuraالمعلومات لتر.

النتائج

ويبين الشكل 2 سلسلة المعتادة المستخدمة في التجربة في الموقع. بعد توليف وتوصيف مساحيق المادة الفعالة، يتم إعداد أقطاب مركب من عجائن تحتوي على المادة الفعالة، الموثق مثل فلوريد البولي فينيل (PVDF) والمواد المضافة موصل مثل أسود الكربون أو الجرافيت معلقة في N...

Discussion

تحليل البيانات يشير إلى أن XANES كما صنعت شركة ليني _{س 1-2X} المنغنيز _س O ₂ (0.01 ≤ س ≤ 1) مركبات تحتوي ني ^{2 +، 3 +} التعاون، والمنغنيز ^{4 + 10} دراسة XAS الأخيرة في الموقع على يني _0.4 التعاون _{0.15 0.05} آل المنغنيز _0.4 O ₂ أظهرت أن ني ^{2 +}

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Equipment
Inert atmosphere glovebox	Vacuum Atmospheres	Custom order, contact vendors	Used during cell assembly and to store alkali metals and moisture sensitive components. (http://vac-atm.com)
Inert atmosphere glovebox	Mbraun		Various sizes (single, double) available, many options such as mini or heated antechambers oxygen/water removal systems, shelving, electrical feedthroughs, etc. (http://www.mbraunusa.com)
X-ray powder diffractometer (XRD)	Panalytical	X'Pert Powder	X'Pert is a modular system. Many accessories available for specialized experiments. (www.panalytical.com)
X-ray powder diffractometer (XRD)	Bruker	Bruker D2 Phaser	Bruker D2 Phaser is compact and good for routine powder analyses. (www.bruker.com)
Scanning Electron Microscope (SEM)		JSM7500F	High resolution field emission scanning electron microscope with numerous customizable options. JEOL (http://www.jeolusa.com) Low cost tabletop versions also available. Contact vendor for options.
Pouch Sealer	VWR	11214-107	Used to seal pouches for in situ work. (https://us.vwr.com)
Manual crimping tool	Pred Materials	HSHCC-2016, 2025, 2032, 2320	Used to seal coin cells. Match size to coin cell hardware. (www.predmaterials.com)
Coin cell disassembling tool	Pred Materials	Contact vendor	Used to take apart coin cells to recover electrodes for ex situ work. Needlenose pliers can also be used. Cover ends with Teflon tape to avoid shorting cells. (www.predmaterials.com)
Film casting knives	BYK Gardner	4301, 4302, 4303, 4304,4305,2325, 2326,2327,2328, 2329	Used to cast electrodes films from slurries. Different sizes available, with either metric or English gradations. Bar film or Baker-type applicators and doctor blades are less versatile but lower cost options. Can be used by hand or with automatic film applicators. (https://www.byk.com)
Doctor blades, Baker applicators	Pred Materials	Baker type applicator and doctor blade. Film casting knives also available.	Used to cast electrodes films from slurries. Different sizes available, with either metric or English gradations. Bar film or Baker-type applicators and doctor blades are less versatile but lower cost options. Can be used by hand or with automatic film applicators. (www.predmaterials.com)
Automatic film applicator	BYK Gardner	2101, 2105, 2121, 2122	Optional. Used with bar applicators, doctor blades, or film casting knives for automatic electrode film production. Films can also be made by hand but are less uniform. (https://www.byk.com)
Automatic film applicator	Pred Materials	Contact vendor	Optional. Used with bar applicators, doctor blades, or film casting knives for automatic electrode film production. Films can also be made by hand but are less uniform. (www.predmaterials.com)
Potentiostat/Galvanostat	Bio-Logic Science Instruments	VSP	Portable 5 channel computer-controlled potentiostat/galvanostat used to cycle cells for in situ experiments. (http://www.bio-logic.info)
Potentiostat/Galvanostat	Gamry Instruments	Reference 3000	Portable single channel computer-controlled potentiostat/galvanostat used to cycle cells for in situ experiments. (www.gamry.com)
The Area Diffraction Machine		Free download	Used for analysis of 2D diffraction data. Mac and Windows versions available. http://code.google.com/p/areadiffractionmachine/
IFEFFIT		Free download	Suite of interactive programs for XAS analysis, including Hephaestus, Athena, and Artemis. Available for Mac, Windows, and UNIX. http://cars9.uchicago.edu/ifeffit/
SIXPACK		Free download	XAS analysis program that builds on IFEFFIT. Windows and Mac versions. http://home.comcast.net/~sam_webb/sixpack.html
CelRef		Free download	Graphical unit cell refinement. Windows only. http://www.ccp14.ac.uk/tutorial/lmgp/celref.htm and http://www.ccp14.ac.uk/ccp/web-mirrors/lmgp-laugier-bochu/
Reagent/Material
Electrode active materials	various		Synthesized in-house or obtained from various suppliers.
Synthetic flake graphite	Timcal	SFG-6	Conductive additive for electrodes. (www.timcal.com)
Acetylene black	Denka	Denka Black	Conductive additive for electrodes. (http://www.denka.co.jp/eng/index.html)
1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP)	Sigma-Aldrich	328634	Used to make electrode slurries. (www.sigmaaldrich.com)
Al current collectors	Exopack	z-flo 2650	Carbon-coated foils. Coated on one side. (http://www.exopackadvancedcoatings.com)
Al current collectors	Alfa-Aesar	10558	0.025 mm (0.001 in) thick, 30 cm x 30 cm (12 in x 12 in), 99.45% (metals basis), uncoated (http://www.alfa.com)
Cu current collectors	Pred Materials	Electrodeposited Cu foil	For use with anode materials for Li-ion batteries. (www.predmaterials.com)
Lithium foil	Rockwood Lithium	Contact vendor	Anode for half cells. Available in different thicknesses and widths. Reactive and air sensitive. Store and handle in an inert atmosphere glovebox under He or Ar (reacts with N2). (www.rockwoodlithium.com)
Lithium foil	Sigma-Aldrich	320080	Anode for half cells. Available in different thicknesses and widths. Reactive and air sensitive. Store and handle in an inert atmosphere glovebox under He or Ar (reacts with N2). (www.sigmaaldrich.com)
Sodium ingot	Sigma-Aldrich	282065	Anodes for half cells. Can be extruded into foils. Reactive and air sensitive. Store and handle in an inert atmosphere glovebox under He only. (www.sigmaaldrich.com)
Electrolyte solutions	BASF	Selectilyte P-Series contact vendor	Contact vendor for desired formulations. (http://www.catalysts.basf.com/p02/USWeb-Internet/catalysts/en/content/microsites/catalysts/prods-inds/batt-mats/electrolytes)
Dimethyl carbonate (DMC)	Sigma-Aldrich	517127	Used to wash electrodes for ex situ experiments. (www.sigmaaldrich.com)
Microporous separators	Celgard	2400	Polypropylene membranes (http://www.celgard.com)
Coin cell hardware (case, cap, gasket)	Pred Materials	CR2016, CR2025, CR2320, CR2032	Match size to available crimping tool, Al-clad components also available. (www.predmaterials.com)
Wave washers	Pred Materials	SUS316L	(www.predmaterials.com)
Spacers	Pred Materials	SUS316L	(www.predmaterials.com)
Ni and Al pretaped tabs	Pred Materials	Contact vendor	Sizes subject to change. Inquire about custom orders. (www.predmaterials.com)
Polyester pouches	VWR	11214-301	Used to seal electrochemical cells for in situ work. Avoid heavy duty pouches because of strong signal interference. (https://us.vwr.com)
Kapton film	McMaster-Carr	7648A735	Used to cover electrodes for ex situ experiments, 0.0025 in thick (www.mcmaster.com)
Helium, Argon and 4-10% hydrogen in helium or argon	Air Products	contact vendor for desired compositions and purity levels	Helium or argon used to fill glovebox where cell assembly is carried out and alkali metal is stored. (http://www.airproducts.com/products/gases.aspx)
Do not use nitrogen because it reacts with lithium. Use only helium if sodium is being stored. Purity level needed depends on whether the glovebox is equipped with a water and oxygen removal system. Hydrogen mixtures needed to regenerate water/oxygen removal system, if present or any other suitable gas supplier