אפיון של חומרי אלקטרודה לסוללות ליתיום יון ויון נתרן באמצעות טכניקות Synchrotron קרינה

Summary

אנו מתארים את השימוש בספקטרוסקופיה סינכרוטרון רנטגן הקליטה (סאס) ועקיף X-ray טכניקות (XRD) כדי לבחון את הפרטים של תהליכי העיבור / deintercalation בחומרי אלקטרודה עבור סוללות ליתיום נטענת וNa-ion. שניהם באתרם וניסויים באתרו לשעבר נמצאים בשימוש כדי להבין את התנהגות מבנית רלוונטית להפעלתם של מכשירים

Abstract

תרכובות עיבור כגון תחמוצות של מתכות מעבר או פוספטים הן חומרי האלקטרודה הנפוצה ביותר בליתיום וסוללות Na-ion. במהלך החדרה או הסר של יונים של מתכות אלקליות, מדינות חיזור של מתכות מעבר בתרכובות לשנות ושינויים מבניים כגון מעברי מופע ו / או עליות פרמטר סריג או ירידות להתרחש. התנהגויות אלה בתורם לקבוע מאפיינים חשובים של הסוללות כגון פרופילי פוטנציאל, יכולות שיעור, וחיי מחזור. קרני ה-X הבהיר מאוד ומתכוננת המיוצרת על ידי קרינת סינכרוטרון מאפשרת רכישה מהירה של נתונים ברזולוציה גבוהה המספקים מידע על תהליכים אלה. תמורות שחלו בחומרים בתפזורת, כגון מעבר פאזה, ניתן לצפות ישירות באמצעות דיפרקציה רנטגן (XRD), בעוד ספקטרוסקופיה קליטת קרני ה-X (סאס) נותנת מידע על המבנים המקומיים האלקטרוניים וגיאומטריים (לדוגמא: שינויים במצבי חיזור והאג"ח lengths). בניסויים באתר מתבצעים על תאי הפעלה הם שימושיים במיוחד משום שהם מאפשרים קשר ישיר בין המאפיינים אלקטרוכימיים ומבניים של החומרים. ניסויים אלה הם גוזל זמן ויכולים להיות מאתגרים לעצב בשל תגובתיות ומיזוג הרגישות של אנודות מתכת אלקלית בשימוש בתצורות חצי התא, ו / או את האפשרות של התערבות אות ממרכיבי תא אחרים וחומרה. מסיבות אלה, ראוי לבצע ניסויים באתרו לשעבר (לדוגמא באלקטרודות שנקטפו מן התאים טעונים או רכב על אופניו באופן חלקי) במקרים מסוימים. כאן, אנו מציגים פרוטוקולים מפורטים להכנה של שניהם באתרו לשעבר ובדגימות באתר לניסויים מעורבים קרינת סינכרוטרון ולהדגים כיצד מתבצעים ניסויים אלה.

Introduction

סוללות ליתיום יון עבור מוצרי אלקטרוניקה כיום פקודת שוק 11000000000 $ בעולם ( http://www.marketresearch.com/David-Company-v3832/Lithium-Ion-Batteries-Outlook-Alternative-6842261/ ) והם הבחירה המובילה עבור יישומי רכב מתפתחים כגון התוספת כלי רכב חשמלי היברידיים (PHEVs) וכלי רכב חשמליים (EVS). אנלוגים להתקנים אלה ניצול יוני נתרן ולא ליתיום נמצאים בשלבים מוקדמים של פיתוח, אך הם נחשבים לאטרקטיביים לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדולה (כלומר יישומי רשת) על בסיס עלות וטיעונים בטחוניים אספקת ^{1, 2.} שני מערכות העיבור כפולים עובדות על אותו העיקרון, יונים של מתכות אלקליות ההסעות בין שתי אלקטרודות המשמשות כמבני מארח, שעוברים תהליכי כניסה בפוטנציאלים שונים. התאים אלקטרוכימיים עצמם relatively פשוט, בהיקף של אלקטרודות חיוביות ושליליות מרוכבים על אספנים הנוכחיים, מופרדים על ידי קרום נקבובי רווי בפתרון אלקטרוליטי בדרך כלל בהיקף של מלח המומס בתערובת של ממסים אורגניים (איור 1). גרפיט וLiCoO ₂ הם אלקטרודות שליליות וחיוביות מועסקים הנפוצות ביותר, בהתאמה, לסוללות ליתיום יון. כמה חומרי אלקטרודה חלופיים יש גם פותחו עבור יישומים ספציפיים, כוללים גרסאות של לצייר ₂ O ₄ ספינל, ₄ LiFePO עם מבנה אוליבין, וNMCs (Lini _x Mn _x Co _1-2x O ₂ תרכובות) לתוצאות חיוביות, ופחמנים קשים, Li ₄ טי ₅ O _12, וסגסוגות של ליתיום עם פח ^ל3 תשלילים. חומרי מתח גבוה כמו Lini _0.5 Mn _1.5 O _4, חומרים חדשים בעלת קיבולת גבוהה כגון חומרים מרוכבים שכבתי שכבתיים (למשל XLI ₂ MNO 3 · (1-x) לצייר _{0.5 0.5} O _2), תרכובות עם מתכות מעבר שיכול לעבור שינויים רבים במדינות חיזור, ואנודות סגסוגת Li-Si כרגע נושאים של מחקר אינטנסיבי, ואם נפרסו בהצלחה, צריכים להעלות את צפיפות אנרגיה מעשית של תאי ליתיום יון נוסף. סוג אחר של חומרים, המכונה אלקטרודות גיור, שבו תחמוצות של מתכות מעבר, סולפידים, או פלואורידים מופחתים הפיכה לאלמנט המתכת ומלח ליתיום, הם גם תחת שיקול לשימוש כאלקטרודות סוללה (בעיקר כתחליף לאנודות) ^4. עבור מכשירים הבוסס על נתרן, פחמן קשה, סגסוגות, מבני NASICON, וtitanates מתוחקרים לשימוש כאנודות ותחמוצות מתכת מעבר שונות ותרכובות polyanionic כקתודות.

בגלל סוללות ליתיום יון ויון נתרן אינן מבוססות על תהליכים כימיים קבועים, מאפייני הביצועים שלהם משתנים במידה ניכרת בהתאם tהוא אלקטרודות כי הם מועסקים. חיזור ההתנהגות של אלקטרודות קובעת פרופילי הפוטנציאל, יכולות שיעור, וחיי מחזור של המכשירים. רנטגן עקיפה אבקה קונבנציונלית טכניקות (XRD) יכול לשמש לאפיון מבני ראשוני של חומרים טהורים ומדידות באתרו לשעבר באלקטרודות רכב על אופניו, אבל שיקולים מעשיים, כגון עוצמת אות נמוכה ופעמים רבות יחסית הנדרשות כדי לאסוף נתונים להגביל את כמות המידע שניתן להשיג בתהליכי הפריקה וטעינה. לעומת זאת, באורכי הגל גבוה ברק וקצר של קרינת סינכרוטרון (למשל λ = 0.97 Å בbeamline סטנפורד Synchrotron הקרינה של lightsource 11-3), בשילוב עם השימוש בגלאי תמונת תפוקה גבוהה, רכישת רישיון של נתונים ברזולוציה גבוהה על דגימות ב קטן כמו 10 שניות. בעבודה באתר מתבצע במצב הולכה על מרכיבי תא עוברים טעינה ופריקה בהרמטיתשקיות שקופות לקרן רנטגן, מבלי להפסיק את המבצע לרכישת נתונים. כתוצאה מכך, ניתן להבחין בשינויים מבניים אלקטרודה כמו "תמונות בזמן", כפי שמחזורי התא, וניתן לקבל מידע רב יותר מאשר עם טכניקות קונבנציונליות.

ספקטרוסקופיה קליטת קרני ה-X (סאס), גם המכונה לעתים מבנה קליטת קרני ה-X פיין (XAFS) נותן מידע על המבנה האלקטרוני וגיאומטרי המקומי של חומרים. בניסויי סאס, אנרגיית הפוטון היא מכוונת לקצוות ספיגה האופייניים לאלמנטים הספציפיים תחת חקירה. בדרך כלל לחומרי סוללה, האנרגיות האלה מתאימות לK-הקצוות (אורביטלי 1s) של מתכות המעבר של עניין, אבל ניסויי סאס הרך מכוון לO, F, C, B, N ו-L _2,3 הקצוות של השורה הראשונה הם גם לפעמים בוצעו מתכות מעבר על דגימות באתרו לשעבר ^5. הספקטרום שנוצר על ידי ניסויי סאס יכול להיות מחולק לכמה distאזורי inct, המכילים מידע שונה (ראו Newville, מ ', יסודות XAFS, http://xafs.org/Tutorials?action=AttachFile&do=get&target=Newville_xas_fundamentals.pdf). התכונה העיקרית, בהיקף של הקצה הקליטה והארכת על 30-50 מעבר eV היא קליטת קרני ה-X בקרבת מבנה Edge אזור (XANES) ומציינת את סף היינון לרצף מדינות. זה מכיל מידע על מצב החמצון והכימיה תיאום של בולם. חלק האנרגיה גבוה יותר של הספקטרום ידוע כמבנה המורחב רנטגן קליטת פיין (EXAFS) האזור ומתאים לפיזור של Photoelectron נפלט מאטומים שכנים. אנליזה פורייה של אזור זה נותנת מידע מבני לטווח קצר, כגון אורכי קשר והמספרים וסוגים של יונים שכנים. Preedge כולל מתחת לcharacteristאנרגיות קליטת ic של כמה תרכובות גם לפעמים מופיעות. אלה נובעים ממעברים אלקטרוניים אסורים דיפול לרוקן מדינות מחויבות לגיאומטריות octahedral או אפקטי הכלאה מסלולית אפשרו דיפול בtetrahedral אלה ולעתים קרובות יכולים להיות מתואמים לסימטריה המקומית של יון הספיגה (לדוגמא אם זה tetrahedrally או octahedrally מתואם) ^6.

סאס הוא טכניקה שימושית במיוחד לחקר מערכות מתכת מעורבות כגון NMCs לקבוע מדינות חיזור ראשוניות ובו יוני מתכת המעבר עוברים חיזור במהלך תהליכי delithiation וlithiation. ניתן לקבל נתונים על מספר מתכות שונות במהירות בניסוי אחד ופרשנות היא פשוט למדי. לעומת זאת, ספקטרוסקופיה Mossbauer מוגבלת רק כמה מתכות המשמשות בחומרי סוללה (בעיקר, פה וSN). גם בזמן שניתן להשתמש בם מדידות מגנטיות כדי לקבוע מצבי חמצון, תופעות צימוד מגנטיות יכולות complicaפרשנות te במיוחד עבור תחמוצות מורכבות כגון NMCs.

מתוכנן היטב ומבוצע באתר וXRD סינכרוטרון באתרו לשעבר וניסויים סאס לתת מידע משלים ומאפשרים תמונה שלמה יותר להיווצר מהשינויים המבניים המתרחשים בחומרי אלקטרודה במהלך פעולת סוללה נורמלית מאשר ניתן להשיג את מה שבאמצעות טכניקות קונבנציונליות. זה, בתורו, נותן הבנה טובה יותר של מה שמסדיר את ההתנהגות אלקטרוכימי של המכשירים.

Protocol

1. תכנון של ניסויים

1. זהה את ניסויי שורת הקורה של עניין. עיין בדפי אינטרנט שורת הקרן כמדריכים. לSSRL סאס וXRD, אלה 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. צור מדען שורת הקורה ולדון בפרטים של ניסוי.
2. בדקו בלוחות זמנים ודרישות להצעות על ידי הולך לאתר הרלוונטי.
3. לכתוב הצעת זמן קרן ולהגיש.
4. אחרי ההצעה כבר כבש, זמן קורה בלוח זמנים.
5. עקוב אחר הוראות הניתנות על ידי את המתקן כדי להתכונן לזמן קורה. קחו למשל את הפרטים של הניסוי, לאransport של חומרים (במיוחד של מכשירים המכילים מתכות אלקליות) וציוד, וכל חששות בטיחות. הדרכת בטיחות נדרשה בדרך כלל למשתמשים חדשים.

2. הכנת חומרים, אלקטרודות, ותאים

1. לסנתז או להשיג חומר פעיל של עניין.
2. לאפיין חומר על ידי עקיפה אבקת רנטגן הקונבנציונלית, תוך שימוש בצעדים 2.2.1-2.2.9.
   1. טוחן את האבקה ומסננת, כדי להבטיח גודל חלקיקי הפצה אחידה.
   2. טען מדגם לבעל מדגם. הסר backplate מבעל ולמקם אותו נגד שקופיות זכוכית. למלא את החלל עם אבקה, לאחר מכן לצרף backplate, בעל להעיף ולהסיר שקופיות. הדבר מבטיח כי האבקה היא אפילו עם פני השטח של בעל וכי המשטח שטוח.
   3. היכנס ליומן לdiffractometer.
   4. הכנס בעל מדגם לdiffractometer וליישר.
   5. דלתות סגורות של diffractometer.
   6. באמצעות תכנית נתונים אספן במחשב מחוברת לפאןdiffractometer alytical, מתח והעלייה הנוכחי לערכים מתאימים למדידה. בחר חריצים ומסכות קרן לצורך הניסוי. בחר או לשנות את התכנית לסריקה.
   7. הפעל את התכנית ואת השם datafile. לנעול את דלתות diffractometer ידי והעברתי את התג כאשר תתבקש לעשות זאת על ידי התכנית. איסוף נתונים.
   8. ניתוח דפוס שימוש בתכנית ניקוד גבוה. בפרט, מחפש את הנוכחות של זיהומים (השתקפויות נוספות) והאם דפוס תואם לזה של חומרי עזר או דפוסים מחושבים.
   9. הסר מדגם מdiffractometer. הפעל את דלתות מתח וזרם, וקרובות. התנתק, וציין כל תנאים חריגים.
3. השג micrographs אלקטרונים סורק להעריך מורפולוגיות חלקיקים, באמצעות צעדים 2.3.1-2.3.10.
   1. הכן את המדגם על ידי הצמדת קלטת פחמן בדל אלומיניום, ופזר אבקת מדגם על צד דביק. מבחן למגנטיות ידי החזקת מגנט מטבח על המדגם.
   2. הכנס מדגם לתוך תא SEM באמצעות airlock.
   3. ברגע שהוואקום נוצר, פונה האצת מתח על.
   4. במצב בהגדלה נמוך, לכוון את ניגודיות ובהירות. זה הכי נוח לעשות זאת באמצעות כפתור ACB.
   5. מצא את השטח של עניין על ידי הסריקה באופן ידני בכיווני x ו-y.
   6. לעבור לSEM או מצבי קורה עדינים אם ההגדלה גבוהה יותר היא רצויה. בחר גלאי רצוי, ולהגדיר מרחק עבודה לערכים מתאימים לניסוי.
   7. התאם את הקונטרסט ובהירות באמצעות כפתור ACB.
   8. פוקוס תמונה עם שליטת z הבמה.
   9. יישר קורה, אסטיגמציה הנכונה ולהתמקד באמצעות x וידיות y.
   10. קח את התמונות כרצויות, באמצעות כפתור צילום, וכדי להציל את התיקייה מתאימה במחשב.
   11. בסיום, כבה את האצת מתח. הזז מדגם להחליף עמדה ולהסיר מחדר באמצעות מנעל אוויר.
4. לערוך ניתוח יסודי על ידי ICP במידת הצורך, ולאפיין חומרים עם כל טכניקות אחרות רצויים כגון IRאו ספקטרוסקופיית ראמאן.
5. לפברק אלקטרודות, באמצעות צעדים 2.5.1-2.5.8.
   1. בצע פתרון של 5-6% (wt.) פלואוריד polyvinylidene (PVDF) ב N-methylpyrolidinone (NMP).
   2. חומרי מיל יחד פעילים ותוסף מוליך (שחורה אצטילן, גרפיט, וכו '.).
   3. הוספת פתרון NMP מהצעד 2.3.1 לייבוש אבקה מהצעד 2.3.2 ומערבבים. פרופורציות להשתנות בהתאם לאופי של החומר הפעיל, אך הרכב יבש סופי של 80:10:10 (חומר פעיל: PVDF: תוסף מוליך) הוא משותף.
   4. באמצעות סכין רופא ו( אופציונלי) שולחן ואקום, slurry האלקטרודה יצוק על גבי אספן הנוכחי אל או Cu. רדיד אל פחם מצופה עשוי לשמש עבור חומרי קתודה סוללת ליתיום נטענת וכל חומרי האלקטרודה Na-ion, ורדיד Cu משמש לחומרי האנודה Li-ion.
   5. לאפשר אלקטרודות לאוויר יבש.
   6. אלקטרודות יבשים באמצעות מנורת IR, פלטה, או בתנור ואקום נוסף.
   7. לחתוך או אגרוף אלקטרודות לגודל הדרוש. שוקל אלקטרונשירי הלל.
   8. העבר את האלקטרודות לתא כפפות אווירת אינרטי. צעד נוסף באמצעות ייבוש חדר המתנה מחוממת ואקום מחובר לתא הכפפות מומלץ להסיר את כל הלחות שיורית.
6. להרכיב מכשירים אלקטרוכימיים (בדרך כלל תאי מטבע, אבל תצורות אחרות יכולות לשמש לאפיון אלקטרוכימי) לאפיון ראשוני, דגימות באתרו לשעבר, ו / או ניסוי שורת הקורה, תוך שימוש בצעדים 2.6.1-2.6.7.
   1. אסוף את כל הרכיבים הדרושים שבתא כפפות אווירת אינרטי.
   2. חותכים ליתיום או רדיד נתרן לגודל הרצוי.
   3. חותכים מפריד microporous לגודל הרצוי.
   4. מרכיבי שכבה בצו זה במכשיר: אלקטרודה, מפריד, פתרון אלקטרוליטי, ולסכל לי או Na.
   5. להוסיף מפרידי ומנקי גל בהתאם לצורך.
   6. לאטום תא באמצעות עיתונות תא בגודל מטבע.
   7. בניסויי XRD אתרו, לצרף את הכרטיסיות לשני צדי תא בגודל מטבע ולאטום מכשיר בכיס פוליאסטר.
7. בצע ניסוי אלקטרוכימיים לאפיון ראשוני או עבודה באתרו לשעבר, באמצעות צעדים 2.7.1-2.7.6.
   1. חבר מוביל מpotentiostat / galvanostat או Cycler למכשיר ולמדוד את הפוטנציאל במעגל פתוח.
   2. לכתוב תכנית לניסוי אלקטרוכימי הרצוי, או בחר את תכנית בארכיון.
   3. הפעל ניסוי ואיסוף נתונים.
   4. לניסויים באתרו לשעבר, לפרק את המכשיר בתא כפפות, נזהר שלא לזה קצר במעגל. לתאי מטבע, להשתמש גם כלי disassembler תא מטבע או פלייר עטוף עם סרט טפלון.
   5. יש לשטוף את האלקטרודות עם dimethylcarbonate כדי להסיר מלח אלקטרוליט שיורית. לאפשר להם להתייבש.
   6. אלקטרודות כיסוי למחקר באתרו לשעבר עם רדיד Kapton לניסויי XRD או נייר דבק לסאס וחנות שבתא הכפפות עד שהניסוי מתבצע.
8. אבקות המיועדות למחקר של סאס יש הסתנן כדי להבטיח homoge גודל חלקיקיםneity. הם עשויים אז להיות מפוזרים על כמה חתיכות של נייר דבק. סדרה של דגימות אז יכולה להיות שהוכנה על ידי לערום יותר ויותר חלקים רבים של קלטת האבקה יחד. התכונה זו שימושית במיוחד אם המשתמש הוא בטוח לגבי כמות האבקה הדרושה לאות האופטימלית.
   1. לחלופין, אבקות למדידות סאס עשויות להיות מדוללים בBN אם המשתמש הוא בטוח לגבי מה שיגרום לאות האופטימלית.

3. ביצוע הניסויים במתקן Synchrotron

1. מספר ימים לפני הניסוי הוא להתחיל, תחבורת תכנית של חומרים וציוד למתקן.
   1. עבור מכשירים המכילים אנודות מתכת אלקלית, נדרש משלוח, כדי למנוע סיכונים הקשורים לתחבורה בכלי רכב אישי או ציבורי.
   2. ציוד כגון galvanostat / potentiostats הנייד ומחשבים ניידים ודוגמאות לא מזיקות כגון אלקטרודות לעבודה באתרו לשעבר עשוי להיות brougHT למתקן על ידי הפרט בביצוע הניסויים בכל צורה נוחה.
2. הגעה ורישום במתקן.
3. עבור שניהם באתרם וניסויים XRD אתרו לשעבר, לוקח תבנית התייחסות של מעבדה ₆ לצורך הכיול.
   1. צור מדען beamline וכוח אדם לקבלת הוראות.
   2. לכייל את הקורה כדי למצוא תנאי קורה ימני.
   3. מדוד דפוס התייחסות של מעבדה _6.
4. בניסויי XRD אתרו, להגדיר את המכשיר ולהתחיל את הצעדים הבאים ניסוי 3.4.1-3.4.6.
   1. הכנס נרתיק לתוך צלחות לחץ אל ולהבטיח כי חורים מיושרים כהלכה על מנת לאפשר לקרן הרנטגן לשדר.
   2. מצא את עמדת קרן אופטימלית וזמן חשיפה. חשיפה ממושכת יכולה להוביל לoversaturation. להחליט אם המדגם יהיה התנדנד או נייח.
   3. קח את התבנית ראשונית לפני אלקטרוכימיה הוא התחילה.
   4. צרף מוביל מgalvanostat / potentiostat למכשיר.
   5. להתחיל ניסוי אלקטרוכימיה.
   6. לקבל נתונים. ברגע שהניסוי יצא לדרך, איסוף נתונים הוא אוטומטי, ומשתמש רק צריך לפקח לעשות ניסוי בטוח הולך כמתוכנן.
5. להגדיר ניסויי סאס.
   1. הגעה ולפנות למדען beamline וכוח אדם לקבלת הוראות.
   2. הכנס מדגם וחומר עזר רדיד (תלוי במתכת שהוא נמדד; למשל Ni לקצה Ni-K).
   3. יישר מדגם.
   4. לקבוע אנרגיה של קצה מתכת ספציפי באמצעות הפיסטוס של IFEFFIT. monochromator מנגינה, אז דה מנגינה בכ -30% לחסל את הרמוניות מסדר גבוהות יותר. שינוי רווחים להתאים לי ₁ ואני ₂ קיזוז מדד.
   5. קח את המדידה. יש לקחת שתיים או יותר סריקות והתמזגו לאלמנט של ריבית.
   6. חזור על השלבים 3.5.3 ל3.5.5 לאלמנטים נוספים, לפי צורך.

4. נתוניםאנליזה

1. לעבודת XRD, לכייל את תמונת המעבדה _6.
   1. הורד איזור השתברות מכונת, אשר זמין דרך הקוד של גוגל (http://code.google.com/p/areadiffractionmachine/).
   2. פתח את התמונה במעבדת ₆ עקיפה ולהשתמש בערכי כיול ראשוניים מכותרת הקובץ.
   3. פתח את Q ההתייחסות (= 2π / ד) ערכים של מעבדה _6.
   4. לכייל את תמונת התאבכות המעבדה ₆ עם ערכי Q והניחוש הראשוני של ערכי הכיול.
   5. להשיג ערכי כיול נכונים על ידי התאמת תמונה.
   6. שמור את ערכי כיול לקובץ הכיול.
2. כייל את תמונות נתונים מהניסוי.
   1. פתח את התמונות העקיפה מהניסוי.
   2. פתח את קובץ הכיול מהתייחסות המעבדה ₆ (שמרה בשלב 4.1.6).
   3. ה הפתוחהQ התייחסות דואר (= 2π / ד) ערכים של אל או Cu (אספנים הנוכחיים לאלקטרודות) ולהשתמש בם כאזכור פנימי.
   4. כייל את תמונות דפוס על ידי התאמת תמונה.
   5. לשלב את התמונה לQ לעומת נתוני עוצמה (סריקות קו).
   6. דפוסי Fit באמצעות התכנית הרצויה הולמת (CelRef, Powdercell, RIQAS, GSAS, וכו '.).
3. לעבד את נתוני אלקטרוכימי באמצעות כל תכנית מזימות נוחה (Excel, מוצא, KaleidaGraph, איגור, וכו '.).
4. לנתונים סאס, השתמש ארטמיס / ATHENA בחבילת תוכנת IFEFFIT לניתוח.
   1. לכייל נתונים באמצעות השיא הראשון בנגזרת של ספקטרום הספיגה של מתכות ההתייחסות.
   2. מיזוג כמו סריקות.
   3. לחסר רקע ולנרמל את הנתונים.
   4. השתמש בפונקצית AUTOBK לבודד נתונה EXAFS.
   5. התמרת נתונים EXAFS.
   6. השתמש בריבועים לפחות לנכון הספקטרום פורייה הפך בחלל R או K כדי לחלץ structuraמידע ליטר.

תוצאות

איור 2 מראה רצף אופייני המשמש לניסוי באתרו. לאחר סינתזה ואפיון של אבקות חומר פעילים, אלקטרודות מרוכבים מוכנות מן slurries המכיל את החומר הפעיל, קלסר כגון פלואוריד polyvinylidene (PVDF) ותוספים מוליכים כגון פחמן שחור או גרפיט הושעה ב N-methylpyrrolidinone (NMP), להטיל על אחד אספני?...

Discussion

ניתוח הנתונים מצביע על כך שXANES כתוצרת Lini _{x 1-2x} Mn _x O ₂ (0.01 ≤ x ≤ 1) תרכובות Co מכילה Ni ^{2 +, 3 +} Co, וMn ^{4 +. 10} מחקר סאס האחרון באתרם על Lini _0.4 Co _0.15 אל _0.05 Mn _0.4 O ₂ הראה כי Ni ^{2 +} היה מתחמצן ל ³ ניקל ⁺ וסופו של דבר, Ni ...

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