فإن الكتاب أود أن أشكر ويذر فورد الدولية لتوفير الدعم المالي.

1. الكسب غير المشروع التجميعي كوبوليمر 18-19 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع بوليمرات الكسب غير المشروع (POEM-G-PDMS وPOEA-G-PDMS في 70:30 نسبة الوزن) باستخدام نهج بلمرة الجذور الحرة عن طريق خلط 26 مل من POEM (أو POEA) مونومرات (الشكل 3)، و 12 مل من macromonomers PDMS ، و 12 ملغ من 2،2 &#39;-Azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) (مونومر: البادئ [825:1]) في 160 مل من EA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اغلاق القارورة التي تحتوي على حل واضح مع الحاجز المطاطي وتطهير مع نقاء عالية جدا الأرجون لمدة 45 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسخين المحلول إلى 72 ° C (AIBN لديها معدل التحلل من 3.2 × 10 -5 ثانية -1) في حمام الزيت تحت التحريك المستمر لمدة 24 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أصبح الحل واضحا في البداية عادة حليبي واضح في غضون 2 ساعة. يعجل الحل النهائي في مذيب إمتزاج، PE. تجفيف البوليمر في 80 درجة مئوية تحت أقل من 5 فراغ mTorr لمدة 5 أيام لإزالة الرطوبة المتبقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد وجد أنه إذا كانت البوليمر نبعد التمديد تجفيفها بشكل صحيح، فإن الرطوبة الزائدة تؤدي إلى اتخاذ اجراءات تشكيل عندما كان مسبوكة البوليمر في الأغشية الرقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كان كوبوليمر الكسب غير المشروع النهائي (كما هو موضح في الشكل 4) وزنها الجزيئي من 500،000 غ / مول باستخدام هلام اللوني تخلل مع البوليسترين المعايرة القياسية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مجمع البوليمرات الكسب غير المشروع مع LiTFSI في لي: نسبة EO من 01:20 (1 غرام من POEM-G-PDMS (70:30) مع 170 ملغ من LiTFSI) في مذيب شائع من THF لتشكيل بالكهرباء. </li></ol> 2. إعداد الكاثود مركب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توليف القطب السالب عن طريق خلط الكرة المضروب LiFePO 4 مساحيق (ليني Gelon مواد جديدة بطارية) والكربون الأسود (سوبر P)، وتذويب خليط في حل GCE في نسبة وزن 05:01:01. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسخين الطين إلى 80 درجة مئوية (فتح الحد الأقصى) في حين يجري أثار. المقبل يصوتن الطين عن طريق اثارة مغناطيسيا لضمان خلط الصحيح. الطبيب شفرة على رقائق الألومنيوم في عامل التحميل من 10 ملغم / سم 2 علىاحباط الألومنيوم لضمان أفضل التصفيح إلى الألومنيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجفيف الكاثود مركب في فرن فراغ في 80 درجة CO / N لإزالة THF المتبقية والرطوبة. </li></ol> 3. عملة خلية التحضير والاختبار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل الكاثود مركب إلى صندوق قفازات الأرجون مملوءة، وكمة إلى أقراص صغيرة (المساحة = 1.4 سم 2) باستخدام درجة عالية من الدقة القطب القاطع EL-CUT (EL-CELL). إسقاط يلقي حل GCE النقي (POEM-G-PDMS، LiTFSI، سواء الذائبة في THF) على أقراص الكهربائي لتشكيل طبقة بالكهرباء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسخين أقراص الكاثود المنحل بالكهرباء النهائية على طبق ساخن داخل صندوق قفازات مع نقطة الندى من -80 درجة مئوية إلى تتبخر THF، والتجمع في الخلايا CR2032 عملة جنبا إلى جنب مع أقراص الليثيوم معدني مغلف بالمطاط GCE متساوية الحجم (سيغما الدريخ، 0.75 مم) باستخدام أداة إغلاق اليدوية (Hohsen). يظهر التخطيطي الخلية في الشكل (5)، حيث تمثل الجسيمات رمادي LiFePO 4، والجسيمات مندوب أسودتستاء الكربون، والأزرق &quot;السباغيتي&quot; يمثل GCE، والقطب الموجب هو معدن الليثيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع مجموعة ثانية من الخلايا تتكون من نفس LiFePO 4 مساحيق والليثيوم الأنود المعدن، ولكن بدلا من استخدام PVDF الموثق الراتنج (KYNAR)، PVDF فاصل (Celgard)، والكهارل السائل من 1 M LiPF 6 في المفوضية الأوروبية: DMC في 1:1 نسبة (LP30، ميرك)، لمقارنة الأداء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد فعلت كل جمعية في صندوق قفازات مع نقطة الندى من -80 درجة مئوية. تم استخدام 32 قناة MACCOR 4000 اختبار البطارية للاختبارات الدراجات عند درجة حرارة الغرفة. </li></ol> 4. البوليمر آلية التوصيل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وعادة ما ترتبط الاقتراحات قطعي PEO مع التواء حول CC والسندات CO. الحركة قطعي شبه عشوائية يساعد أيون التوصيل عن طريق تشكيل وكسر مواقع التنسيق لأيونات solvated وتوفير حجم الحرة لأيونات لنزع فتيل تحت تأثير الحقل الكهربائي. بداية الحركة قطعي يحدث في vicinitY من درجة حرارة التحول الزجاجي، تي ز، ويصبح أكثر سطحية كما يزيد من درجة حرارة أبعد من T ز. عند ارتفاع درجات الحرارة، ويتم إنتاج الفراغات المحلية عن طريق توسيع البوليمر، مما يسمح للشرائح البوليمر للانتقال إلى حجم مجانا 19. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منذ الحركة قطعي هو أكثر بكثير السريع في مرحلة غير متبلور فوق T ز مما كانت عليه في المرحلة البلورية، نقل أيون بوليمر في الغالب يحدث في مرحلة غير متبلور. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة لي + التوصيل في البلورية (PEO) (6): وقد تجلى LiAsF 6، على الرغم من أن الموصلية هو أكثر من عقدين من أوامر من حجم أقل مما كانت عليه في PEO غير متبلور. المرحلة البلورية أو غير متبلور من مجمع PEO / الملح يعتمد على تكوينها، ودرجة الحرارة، وطريقة إعداد 20-22. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلافا لما حدث في السائلة، حيث تتحرك الأيونات مع غمد من المذيبات سليمة والنقل تتعلق اللزوجة العيانية للالمذيبات؛ في صلب البوليمر، حيث سلاسل البوليمر في شباكها وعلى نحو متزايد لا يمكن أن تتحرك لمسافات طويلة، ويرتبط نقل أيون لزوجة المجهري للقطاعات من سلاسل البوليمر. نقل الأيونات على طول سلاسل البوليمر يحتاج إلى التغلب على حاجزين التنشيط، على حد سواء تظهر في أرقام 6 و 7. واحد هو انذياب من الأيونات من قبل وحدات EO تنسيق. وتنطوي هذه العملية على تشكيل وكسر الروابط الكيميائية، وأرينيوس الاعتماد، ويتم إعطاء الموصلية من قبل σ A (E A / كيلوطن) حيث σ هو الموصلية، A هو ثابت، وE A هي طاقة التنشيط المرتبطة السندات. لأن الأيونات يجب فصل من مواقع التنسيق من أجل التحرك في البوليمر الصلبة، إذا كانت السندات هي قوية جدا، والكاتيونات تصبح قادرة على الحركة. السندات الكاتيون البوليمر تحتاج إلى أن تكون قوية بما فيه الكفاية لانحلال الملح، ولكن ضعيفة بما فيه الكفاية رس تسمح للتنقل الموجبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل الأيونات هو من موقع التنسيق واحد إلى آخر. ويرتبط هذه العملية إلى الحركة قطعي من البوليمر، لديه فوجل-Tammann-العريف (VTF) الاعتماد 22-25، والموصلية هو المكان T 0 هو اختيار درجة الحرارة المرجعية عموما أن يكون 50 K أدناه T ز. وتشير هذه المعادلة أن الحركة الحرارية أعلاه T 0 يساهم في نقل عملية، ويتوقع حركة أسرع من البوليمرات مع انخفاض T ز. ويرتبط عملية VTF إلى T G، وبالتالي معدل منظم للفي درجات الحرارة المنخفضة. في درجات حرارة عالية، ويصبح الحركة قطعي سطحي يكفي أن تصبح العملية أرينيوس معدل الحد. </li></ol>

<ol>
	<li>Tarascon, J. M., Armand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Issues+and+challenges+facing+rechargeable+lithium+batteries.">Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries.</a> Nature. 414 (6861), 359-367 (2001).</li><li>Scrosati, B., Hassoun, J., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithium-ion+batteries.+A+look+into+the+future.">Lithium-ion batteries. A look into the future.</a> Energy Environ. Sci. 4 (9), 3287-3295 (2011).</li><li>Goodenough, J. B., Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+for+rechargeable+batteries.">Challenges for rechargeable batteries.</a> J. Power Sources. 196 (16), 6688-6694 (2011).</li><li>Wang, Y., He, P., Zhou, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olivine+LiFePO4:+development+and+future.">Olivine LiFePO4: development and future.</a> Energy Environ. Sci. 4 (3), 805-817 (2011).</li><li>Bruce, P. G., Scrosati, B., Tarason, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials+for+rechargeable+lithium+batteries.">Nanomaterials for rechargeable lithium batteries.</a> Angew. Chem. 47 (16), 2930-2946 (2008).</li><li>Choi, N., Yao, Y., Cui, Y., Cho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One+dimensional+Si/Sn+-+based+nanowires+and+nanotubes+for+lithium-ion+energy+storage+materials.">One dimensional Si/Sn - based nanowires and nanotubes for lithium-ion energy storage materials.</a> J. Mater. Chem. 21 (27), 9825-9840 (2011).</li><li>Jeong, G., Kim, Y. U., Kim, H., Kim, Y. J., Sohn, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospective+materials+and+applications+for+Li+secondary+batteries.">Prospective materials and applications for Li secondary batteries.</a> Energy Environ. Sci. 4 (6), 1986-2002 (2011).</li><li>Walker, C. W., Salomon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+ionic+conductivity+in+plasticized+PEO-Based+solid+polymer+electrolytes.">Improvement of ionic conductivity in plasticized PEO-Based solid polymer electrolytes.</a> J. Electrochem. Soc. 140 (12), 3409-3412 (1993).</li><li>Daniels, C., Besenhard, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of battery materials. , (2011).</li><li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical methods: fundamentals and applications. , 864 (2001).</li><li>Newman, J., Thomas-Alyea, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical systems. , 672 (2004).</li><li>Zu, C., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamic+analysis+on+energy+densities+of+batteries.">Thermodynamic analysis on energy densities of batteries.</a> Energy Environ. Sci. 4 (8), 2614-2624 (2011).</li><li>Balbuena, P., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Lithium-ion Batteries: solid-electrolyte interphase. , (2004).</li><li>Appetecchi, G. B., Scaccia, S., Passerini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+on+the+Stability+of+the+Lithium-Polymer+Electrolyte+Interface.">Investigation on the Stability of the Lithium-Polymer Electrolyte Interface.</a> J. Electrochem. Soc. 147 (12), 4448-4452 (2000).</li><li>Bruce, P. G., Krok, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterisation+of+the+electrode/electrolyte+interfaces+in+cells+of+the+type+Li/PEO+LiCF3SO3/V6O13+by+ac+impedance+methods.">Characterisation of the electrode/electrolyte interfaces in cells of the type Li/PEO LiCF3SO3/V6O13 by ac impedance methods.</a> Solid State Ionics. 36 (3-4), 171-174 (1989).</li><li>Huggins, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Energy Storage. , 400 (2010).</li><li>Lee, S., Sch&#246;mer, M., Peng, H., Page, K. A., Wilms, D., Frey, H., Soles, C. L., Yoon, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+between+ion+conductivity+and+polymer+dynamics+in+hyperbranched+poly(ethylene+oxide)+llectrolytes+for+lithium-ion+batteries.">Correlations between ion conductivity and polymer dynamics in hyperbranched poly(ethylene oxide) llectrolytes for lithium-ion batteries.</a> Chem. Mater. 23 (11), 2685-2688 (2011).</li><li>Trapa, P. E., Reyes, A. B., Das Gupta, R. S., Mayes, A. M., Sadoway, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization+in+cells+containing+single-ion+graft+copolymer+electrolytes.">Polarization in cells containing single-ion graft copolymer electrolytes.</a> J. Electrochem. Soc. 153 (6), 1098-1101 (2006).</li><li>Trapa, P. E., Won, Y. Y., Mui, S. C., Olivetti, E. A., Huang, B., Sadoway, D. R., Mayes, A. M., Dallek, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rubbery+graft+copolymer+electrolytes+for+solid-state+thin-film+lithium+batteries.">Rubbery graft copolymer electrolytes for solid-state thin-film lithium batteries.</a> J. Electrochem. Soc. 152 (1), A1-A5 (2005).</li><li>Walker, C. W., Salomon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+ionic+conductivity+in+plasticized+peo-based+solid+polymer+electrolytes.">Improvement of ionic conductivity in plasticized peo-based solid polymer electrolytes.</a> J. Electrochem. Soc. 140 (12), 3409-3412 (1993).</li><li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical methods: fundamentals and applications. , 864 (2001).</li><li>Michnick, R. B., Rhoads, K. G., Sadoway, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relative+dielectric+constant+measurements+in+the+butyronitrile-chloroethane+system+at+subambient+temperatures.">Relative dielectric constant measurements in the butyronitrile-chloroethane system at subambient temperatures.</a> J. Electrochem. Soc. 144 (7), 2392-2398 (1997).</li><li>Orazem, M. E., Tribollet, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical impedance spectroscopy. , (2008).</li><li>Cogger, N. D., Evans, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+introduction+to+electrochemical+impedance+measurement.">An introduction to electrochemical impedance measurement.</a> Technical Note, Solartron Analytical Technical Report. No. 6, (1999).</li><li>Marzantowiz, M., Dygas, J. R., Krok, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+of+interface+between+PEO:LiTFSI+polymer+electrolyte+and+blocking+electrodes.">Impedance of interface between PEO:LiTFSI polymer electrolyte and blocking electrodes.</a> Electrochim. Acta. 53 (25), 7417-7425 (2008).</li><li>Clarson, S. J., Semlyen, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+cyclic+and+linear+poly(dimethyl-siloxanes):+21.+high+temperature+thermal+behavior.">Studies of cyclic and linear poly(dimethyl-siloxanes): 21. high temperature thermal behavior.</a> Polymer. 27 (1), 91-95 (1986).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

وLiFePO 4 / GCE / لى منحنيات تظهر أكبر overpotential من LiFePO 4 / LP30/Li المنحنيات على كل تهمة والتفريغ. منذ يتم استخدام GCE على حد سواء بالكهرباء والموثق، وتقدم التوصيل أيون لجميع الجزيئات الكاثود، وكان ما يقرب من قدرات محددة العملية بأكملها (150 ماه / ز) يمكن الوصول إليها. لم ي?...

الليثيوم (لي) هو معدن موجب الشحنة الكهربائية العالية (-3.04 V نسبة إلى القطب الهيدروجين قياسي)، وأخف المعادن (الوزن يعادل 6.94 جم / مول والثقل النوعي من 0.53 جم / سم 3). هذا يجعلها جذابة كخيار للمادة النشطة في القطب السالب ومثالية لأجهزة تخزين الطاقة المحمولة حيث حجم والوزن المسألة. الشكل 1 يبين أن القائم على بطاريات ليثيوم (ليثيوم أيون، PLiON، ولى المعدن) لديها كثافة طاقة أعلى من حمض الرصاص والنيكل والكادميوم، وبطاريات النيكل والمعدن وهيدريد 1. تتكون بطارية ليثيوم أيون كامل من القطب السالب (ايجابي)، أنود (سلبي)، المنحل بالكهرباء، وفاصل (الشكل 2). كل من الكاثود والأنود هي مركبات مقحمة، حيث أيونات ليثيوم يمكن أن يقحم أو دو يقحم عكسية (إذا كان القطب الموجب هو الكربون، لى لى يقحم كما محايدة). يوفر بالكهرباء التوصيل الأيونية ويعزل الكهربائيةالتوصيل NIC بين الأقطاب. الفاصل هو نفاذية لأيونات، ولكن جامدة ميكانيكيا للحفاظ على القطبين من البيع على المكشوف. عندما الخلية في حالة مشحونة بالكامل كل من لى ان مقحم في القطب الموجب، وعند الخلية في حالة مفرغة بالكامل كل من أيونات ليثيوم يتم مقحم في القطب السالب. خلال رد فعل عفوي، التفريغ تدفق الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب من خلال دائرة خارجية إلى السلطة الجهاز، في حين تدفق الأيونات من القطب الموجب إلى القطب السالب من خلال المنحل بالكهرباء. الأيونات والإلكترونات تتحد عند الكاثود للحفاظ على الحياد تهمة. عند الشحن، ويتم عكس تدفق. وقد ركزت معظم تنمية بطارية ليثيوم أيون حتى الآن على مواد الكاثود لأنها تحديد كثافة الطاقة للبطارية بدلا من التركيز على بالكهرباء، والتي ظلت في الغالب نفس لعقود. المنحل بالكهرباء هو قطعة رئيسية من البطارية نظرا لأنه يؤثر على قدرة السلطة الإجمالية الناجمة عن impedanم سواء من خلال بالكهرباء نفسها وعلى واجهات القطب بالكهرباء. المنحل بالكهرباء المستخدمة في بطاريات ليثيوم أيون يتكون عادة من ملح LIX نوع والمذيبات غير المائيه. بالمقارنة مع الشوارد المائية المستخدمة في أنظمة الكهروكيميائية الأخرى، وعيوب الكهارل ليثيوم أيون هي أقل الموصلية، ارتفاع التكلفة، القابلية للاشتعال، والمشاكل البيئية. وتشمل مزايا مجموعة واسعة درجة الحرارة (أكثر من الذي المنحل بالكهرباء يبقى السائل) من شأنه -150 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية، نافذة الجهد واسعة (تصل إلى 5 V مقابل لى / لى +)، وأفضل التوافق مع أقطاب (المنحل بالكهرباء مائي تتفاعل بعنف مع لى معدنية وشكل يوه والهيدروجين) 2، 3، 4-6. الشوارد غير المائية الرئيسية المستخدمة في بطاريات وتشمل السوائل العضوية القائمة على كربونات، والبوليمرات، والسوائل الأيونية، والسيراميك. هذه الشوارد في حاجة لتلبية معايير معينة ليتم استخدامها في عملية ليثيوم أيون batteriES. وهي تشمل الموصلية لا يقل عن 10 ملي / سم، نافذة كبيرة الكهروكيميائية (&gt; 4.5 V لكاثود الجهد العالي)، وانخفاض ضغط البخار، والاستقرار الحراري والكيميائي الجيد، سمية منخفضة، ومنخفضة التكلفة. لبعض التطبيقات الصارمة مثل السيارات الكهربائية، يجب أن تتحقق كل هذه المعايير على نطاق واسع درجة الحرارة، وعادة من -20 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية. إذ يركز هذا العمل على الشوارد العضوية والبوليمر، وسوف تبقى من هذه الورقة التركيز على هذه الشوارد. تتكون الشوارد على كربونات الليثيوم من الملح المذاب في مذيب عضوي. ومع ذلك، فمن الصعب على أي مذيب واحد لتلبية جميع الاحتياجات. على سبيل المثال، المذيبات مع انخفاض ضغط البخار، مثل كربونات الإيثيلين (EC) وكربونات البروبيلين (PC)، تميل إلى أن تكون اللزوجة العالي، مما أدى إلى انخفاض الموصلية. أيضا EC هو الصلبة في درجة حرارة الغرفة، وهذا يتطلب أن تكون مجتمعة مع مذيب آخر. عموما المنحل بالكهرباءهو مزيج من عدة مذيبات. يتم سرد المذيبات المشتركة وبعض خواصها الفيزيائية في الجدول 1. <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم </td><td> درجة حرارة انصهار (° C) </td><td> درجة حرارة الغليان (° C) </td><td> اللزوجة (MPA * S) </td></tr><tr><td> ثنائي ميثيل الكربونات (DMC) </td><td> 4.6 </td><td> 90 </td><td> 0.5902 (25 ° C) </td></tr><tr><td> إثيل كربونات (DEC) </td><td> -43 </td><td> 126.8 </td><td> 0.7529 (25 ° C) </td></tr><tr><td> كربونات الإيثيلين (EC) </td><td> 36.5 </td><td> 238 </td><td> 1.9 (40 ° C) </td></tr><tr><td> البروبيلين كربونات (PC) </td><td> -54.53 </td><td> 242 </td><td> 2.512 (25 ° C) </td></tr></tbody></table> الجدول 1. المذيبات كربونات المشتركة 7. المناوبين أكثر أمانا لورشوالشوارد NIC البوليمر المستندة الشوارد. الشوارد البوليمر هي ذات الأغشية الرقيقة، غير متقلبة، غير قابلة للاشتعال، ومرونتها تتيح لهم أن تدحرجت وطبع على نطاق تجاري واسع. رايت، وآخرون. المجمعات أظهرت أول التوصيل أيون في بولي (أكسيد الاثيلين) الملح (PEO) في عام 1973. وقد اكتشفت لاحقا أن القلق السلامة المرتبطة بالنمو التغصنات على لى المعادن في السائل المنحل بالكهرباء يمكن حلها باستخدام المستندة إلى PEO الصلبة البوليمر المنحل بالكهرباء، والتي قمعت نمو التشعبات 8-17. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من الشوارد البوليمر: (1) المذيبات الحرة الجافة الصلبة البوليمر، (2) الشوارد هلام، و (3) الطيع البوليمر، مع توليفة الجافة مجانا المذيبات المستخدمة في عملنا. وستناقش هذه الورقة (أ) المذيب مجانا التوليف الجافة البوليمر، (ب) آلية التوصيل البوليمر، و (ج) توفير الدراجات درجة الحرارة لكل من البوليمر الصلبة والشوارد العضوية.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>POEM</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>26915-72-0</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>POEA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>32171-39-4</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LiTFSI</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>90076-65-6</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AIBN</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>78-67-1</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>141-78-6</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>THF</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>109-99-9</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Gelest</td>
			<td>146632-07-7</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon Gas</td>
			<td>Air Gas</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Ultra high purity (Grade 5)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>8032-32-4</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LiFePO4</td>
			<td>Gelon</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon black</td>
			<td>SuperP</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Super P</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium metal</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>7439-93-2</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVDF binder resin</td>
			<td>Kynar</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Kynar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVDF Separator</td>
			<td>Celgard</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LP30</td>
			<td>Merck</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>LiPF6 in EC:DMC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACCOR battery tester</td>
			<td>MACCOR</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>El-Cut</td>
			<td>EL-CELL</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

solid-state graft copolymer electrolytes for lithium battery applications

وقد سلامة بطارية منطقة بحثية هامة جدا على مدى العقد الماضي. بطاريات أيون الليثيوم المتاحة تجاريا توظف نقطة وميض منخفضة (&lt;80 ° C)، قابلة للاشتعال، والشوارد العضوية المتطايرة. هذه الأنظمة بالكهرباء على العضوية هي قابلة للحياة في درجات الحرارة المحيطة، ولكن يتطلب نظام التبريد لضمان أن درجات الحرارة لا تتجاوز 80 درجة مئوية. هذه أنظمة التبريد تميل إلى زيادة تكاليف البطارية ويمكن خلل الذي يمكن أن يؤدي إلى عطل البطارية والتفجيرات، مما يهدد حياة الإنسان. الزيادات في أسعار النفط تؤدي إلى طلب كبير على آمنة، والمركبات الكهربائية الهجينة التي هي أكثر قدرة على البقاء اقتصاديا لتشغيل مع استمرار أسعار النفط في الارتفاع. القائمة الشوارد القائمة على العضوية المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون لا تنطبق على تطبيقات السيارات ارتفاع في درجة الحرارة. وثمة بديل أكثر أمانا لالشوارد العضوية هي الشوارد البوليمر الصلبة. وهذا العمل تسليط الضوء على تركيب لالكسب غير المشروع من البوليمرات بالكهرباء (GCE) بولي (سxyethylene) ميتاكريليت (POEM) إلى كتلة مع انخفاض درجة حرارة التحول الزجاجي (T ز) بولي (oxyethylene) أكريلات (POEA). وقد تمت مناقشة آلية التوصيل والذي ظهر فيه العلاقة بين البوليمر الحركة قطعي والموصلية الأيونية لديه في الواقع فوجل-Tammann-العريف (VTF) الاعتماد. وكانت وGCE تدوير في درجة الحرارة المحيطة: البطاريات المتوفرة تجاريا تحتوي على LP30 العضوية (كربونات ثنائي ميثيل (DMC) في نسبة 1:1 LiPF 6 في كربونات الإيثيلين (EC)). وقد تبين أن عند درجة حرارة الغرفة، وأظهرت البطاريات التي تحتوي على GCE overpotential أكبر بالمقارنة مع LP30 بالكهرباء. لكن في درجات حرارة أعلى من 60 درجة مئوية، عرضت الخلية GCE أقل بكثير overpotential بسبب سرعة البوليمر بالكهرباء الموصلية وتم الوصول تقريبا قدرة محددة النظرية كاملة من 170 ماه / ز.

يظهر درجة الحرارة أداء الدراجات الخلية غرفة في الشكل 8. يظهر المؤامرة اليسار التهمة وملامح التفريغ من الخلايا مع بالكهرباء السائل التقليدية (LP30) في 15 مللي أمبير / ز، وGCE / الموثق في 10 مللي أمبير / ز. ويبين الشكل 9 ملامح الجهد تصريف الخلايا البوليمر الصل?...

Watch this Scientific Journal Video about Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications at JoVE.com

Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

بطاريات ليثيوم أيون قابلة للاشتعال تستخدم الشوارد العضوية المتطايرة والتي هي مناسبة لتطبيقات درجة الحرارة المحيطة. وثمة بديل أكثر أمانا لالشوارد العضوية هي بطاريات بوليمر صلبة. بطاريات بوليمر صلبة تعمل بأمان في درجات حرارة عالية (&gt; 120 ° C)، مما يجعلها تنطبق على التطبيقات ارتفاع في درجة الحرارة مثل التنقيب عن النفط العميقة والسيارات الكهربائية الهجينة. وستناقش هذه الورقة (أ) تركيب البوليمر، (ب) آلية التوصيل البوليمر، و (ج) توفير الدراجات درجة الحرارة لكل من البوليمر الصلبة والشوارد العضوية.

الحالة الصلبة الشوارد كوبوليمر الكسب غير المشروع ليثيوم تطبيقات البطارية

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 ...

solid-state-graft-copolymer-electrolytes-for-lithium-battery

Research

JoVE Journal

Engineering

21.5K Views.  Massachusetts Institute of Technology. بطاريات ليثيوم أيون قابلة للاشتعال تستخدم الشوارد العضوية المتطايرة والتي هي مناسبة لتطبيقات درجة الحرارة المحيطة. وثمة بديل أكثر أمانا لالشوارد العضوية هي بطاريات بوليمر صلبة. بطاريات بوليمر صلبة تعمل بأمان في درجات حرارة عالية (> 120 ° C)، مما يجعلها تنطبق على...

Video: Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

التحقيق ورسم الخرائط أسطح الكهربائي في خلايا الوقود الصلبة أكسيد

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

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

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Fine-tuning the Size and Minimizing the Noise of Solid-state Nanopores

Solid-state nanopores have emerged as a versatile tool for the characterization of single biomolecules such as nucleic acids and proteins1. However, the creation of a nanopore in a thin insulating membrane remains challenging. Fabrication methods involving specialized focused electron beam systems can produce well-defined nanopores, but yield of reliable and low-noise nanopores in commercially available membranes remains low2,3 and size control is nontrivial4,5. Here, the application of high electric fields to fine-tune the size of the nanopore while ensuring optimal low-noise performance is demonstrated. These short pulses of high electric field are used to produce a pristine electrical signal and allow for enlarging of nanopores with subnanometer precision upon prolonged exposure. This method is performed in situ in an aqueous environment using standard laboratory equipment, improving the yield and reproducibility of solid-state nanopore fabrication.

A methodology for preparing solid-state nanopores in solution for biomolecular translocation experiments is presented. By applying short pulses of high electric fields, the nanopore diameter can be controllably enlarged with subnanometer precision and its electrical noise characteristics significantly improved. This procedure is performed in situ using standard laboratory equipment under experimental conditions.

صقل الحجم والتقليل من الضوضاء من الحالة الصلبة ثقوب النانو

Solid-state nanopores have emerged as a versatile tool for the characterization of single biomolecules such as nucleic acids and proteins1. However, the ...

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric vehicles.1,2 However, many challenges, such as energy density and battery lifetimes, need to be overcome before this particular battery technology can be widely implemented in such applications.3 This research is challenging, and we outline a method to address these challenges using in situ NPD to probe the crystal structure of electrodes undergoing electrochemical cycling (charge/discharge) in a battery. NPD data help determine the underlying structural mechanism responsible for a range of electrode properties, and this information can direct the development of better electrodes and batteries.
We briefly review six types of battery designs custom-made for NPD experiments and detail the method to construct the &#8216;roll-over&#8217; cell that we have successfully used on the high-intensity NPD instrument, WOMBAT, at the Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). The design considerations and materials used for cell construction are discussed in conjunction with aspects of the actual in situ NPD experiment and initial directions are presented on how to analyze such complex in situ data.

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

We describe the design and construction of an electrochemical cell for the examination of electrode materials using in situ neutron powder diffraction (NPD). We briefly comment on alternate in situ NPD cell designs and discuss methods for the analysis of the corresponding in situ NPD data produced using this cell.

في الموقع النيوتروني مسحوق حيود عن طريق تفصيل بطاريات ليثيوم أيون

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

تركيز أيون شعاع تلفيق نانوباتيريس ليبون-على أساس الحالة الصلبة بطارية ليثيوم أيون للاختبار في الموقع

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new techniques capable of characterizing their dynamics. Investigating single dopants requires sub-nanometer spatial resolution, which motivates the use of scanning tunneling microscopy (STM). However, conventional STM is limited to millisecond temporal resolution. Several methods have been developed to overcome this shortcoming, including all-electronic time-resolved STM, which is used in this study to examine dopant dynamics in silicon with nanosecond resolution. The methods presented here are widely accessible and allow for local measurement of a wide variety of dynamics at the atomic scale. A novel time-resolved scanning tunneling spectroscopy technique is presented and used to efficiently search for dynamics.

We demonstrate an all-electronic method to observe nanosecond-resolved charge dynamics of dopant atoms in silicon with a scanning tunneling microscope.

جميع الإلكترونية حل النانوسيكند المسح نفق مجهرية: تسهيل التحقيق في ديناميات تهمة يستعمل واحدة

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

المجال الكهربائي لسيطرة الدول الإلكترونية في نانوديفيسيس2 WS بالكهرباء النابضة

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Experimental Methods for Spin- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy Combined with Polarization-Variable Laser

The goal of this protocol is to present how to perform spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy combined with polarization-variable 7-eV laser (laser-SARPES), and demonstrate a power of this technique for studying solid state physics. Laser-SARPES achieves two great capabilities. Firstly, by examining orbital selection rule of linearly polarized lasers, orbital selective excitation can be carried out in SAPRES experiment. Secondly, the technique can show full information of a variation of the spin quantum axis as a function of the light polarization. To demonstrate the power of the collaboration of these capabilities in laser-SARPES, we apply this technique for the investigations of spin-orbit coupled surface states of Bi2Se3. This technique affords to decompose spin and orbital components from the spin-orbit coupled wavefunctions. Moreover, as a representative advantage of using the direct spin detection collaborated with the polarization-variable laser, the technique unambiguously visualizes the light polarization dependence of the spin quantum axis in three-dimension. Laser-SARPES dramatically increases a capability of photoemission technique.

Here, we combine polarization-variable 7-eV laser with spin- and angle-resolved photoemission technique to visualize the spin-orbital coupling effect in solid states.

طرق تجريبية للدوران وزاوية حل فوتوميشن التحليل الطيفي جنبا إلى جنب مع الليزر الاستقطاب-متغير

The goal of this protocol is to present how to perform spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy combined with polarization-variable 7-eV laser ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

إعداد الخلية عمله ثلاثة-القطب وتحليلات اليكتروديبوسيشن لبطاريات الليثيوم أيون

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...