המחברים מבקשים להודות לWeatherford בינלאומי למתן תמיכה כספית.

1. סינתזה קופולימר שתל 18-19 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנתז את קופולימרים השתל (שיר-G-PDMS וPOEA-G-PDMS ביחס משקל 70:30) באמצעות גישת פילמור רדיקלים חופשי על ידי ערבוב 26 מ&quot;ל של שיר (או POEA) מונומרים (איור 3), 12 מ&quot;ל של macromonomers PDMS , ו -12 מ&quot;ג של 2,2 &#39;-Azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) (מונומר: יוזם [825:1]) ב160 מ&quot;ל של EA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום את הבקבוק המכיל את הפתרון ברור עם מחיצת גומי וטיהור גבוה במיוחד עם טוהר ארגון למשך 45 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את הפתרון ל72 מעלות צלזיוס (יש AIBN קצב פירוק של 3.2 x 10 -5 שניות -1) באמבט שמן תחת בחישה מתמדת למשך 24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפתרון ברור בדרך כלל בתחילה הפך בעליל חלבי בתוך 2 שעות. לזרז את הפתרון הסופי בממס immiscible, PE. ייבש את הפולימר על 80 מעלות צלזיוס תחת ואקום פחות מ -5 mTorr במשך 5 ימים כדי להסיר את הלחות שיורית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נמצא כי אם הפולימר היה not התייבש כראוי, הלחות המוגזמת תוביל להיווצרות סדק כאשר פולימר casted לסרטים דקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קופולימר השתל הסופי (המוצג באיור 4) היה במשקל מולקולרי של 500,000 g / mol באמצעות כרומטוגרפיה חלחול ג&#39;ל עם כיול סטנדרטי קלקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קופולימר המורכב עם השתל בLiTFSI לי: היחס של 1:20 איו (1 גרם של שיר-G-PDMS (70:30) עם 170 מ&quot;ג של LiTFSI) במשותף ממס של THF כדי ליצור את האלקטרוליט. </li></ol> 2. הכנת קטודה Composite <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנתז קתודה על ידי ערבוב כדור הסתובב LiFePO 4 אבקות (חומרי Linyi Gelon חדשים סוללה) ופחמן שחור (Super P), והמסת התערובת בפתרון GCE ביחס משקל של 5:01:01. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את התרחיף עד 80 מעלות צלזיוס (פתוח כובע) בזמן שזז. הבא sonicate התרחיף על ידי מגנטי ערבוב כדי להבטיח ערבוב נכון. רופא להב על רדיד אלומיניום בגורם טעינה של 10 מ&quot;ג / 2 ס&quot;מ על גבירדיד האלומיניום כדי להבטיח למינציה טובה יותר לאלומיניום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את הקתודה המורכבת בתנור ואקום ב 80 ° CO / N להסיר THF ולחות שיורית. </li></ol> 3. הכנת תא בגודל מטבע ובדיקה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר את הקתודה המורכבת לתוך תא כפפות מלא, ארגון, ואגרוף לדיסקים קטנים (שטח = 1.4 ס&quot;מ 2) באמצעות חותך האלקטרודה דיוק גבוה EL-חתוך (EL-תא). זרוק להטיל פתרון GCE טהור (שיר-G-PDMS, LiTFSI, שניהם מומסים בTHF) על גבי דיסקי אלקטרודה ליצירת שכבת אלקטרוליט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את דיסקי קתודה-אלקטרוליט הסופיים על צלחת חמה בתוך תא הכפפות עם נקודת טל של -80 ° C להתאדות THF, ולהרכיב לתוך תאי מטבע CR2032 יחד עם ליתיום דיסקים שווה בגודל GCE מצופה מתכת (סיגמא אולדריץ, 0.75 מ&quot;מ עובי) באמצעות כלי סגירה ידני (Hohsen). סכמטי התא מוצג באיור 5, שבו החלקיקים האפורים מייצגים 4 LiFePO, נציג החלקיקים השחורלהתרעם פחמן, &quot;ספגטי&quot; הכחול מייצג את GCE, והאנודה היא ליתיום מתכת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב סט שני של תאים מורכבים מאותם 4 אבקות LiFePO והאנודה מתכת ליתיום, אך במקום להשתמש PVDF קלסר שרף (Kynar), מפריד PVDF (Celgard), ואלקטרוליט הנוזלי של 1 M LiPF 6 בEC: DMC ב01:01 יחס (LP30, מרק), כדי להשוות את הביצועים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל ההרכבה שנעשתה בתא כפפות עם נקודת טל של -80 ° C. בוחן סוללה 32 ערוצי MACCOR 4000 שימש למבחני הרכיבה בטמפרטורת הסביבה. </li></ol> 4. מנגנון הולכה פולימר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התנועות המגזריות PEO קשורות בדרך כלל עם הפיתול סביב CC ואגרות חוב במשותף. התנועה מגזרי למחצה האקראית מסייעת להולכת יון על ידי יצירה ושבירה אתרים לתיאום יוני solvated ומתן נפח פנוי ליונים כדי לפזר בהשפעת השדה החשמלי. תחילתה של התנועה מגזרי מתרחשת בvicinity של טמפרטורת מעבר הזכוכית, T גרם, והופך להיות קליל יותר כמו טמפרטורת עליות נוספת מעבר לT גרם. בטמפרטורות גבוהות יותר, חללים מקומיים מיוצרים על ידי התרחבות הפולימר, המאפשרים למגזרי פולימרים לעבור לנפח 19 חינם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאז התנועה מגזרי היא הרבה יותר מהיר בשלב אמורפי מעל T g מאשר בשלב גבישים, תחבורה יון בפולימר מתרחשת בעיקר בשלב אמורפי. עם זאת, לאחרונה Li + הולכה בגבישים (PEO) 6: 6 LiAsF הודגמה, אם כי המוליכות היא יותר משני סדרי גודל נמוך יותר מאשר בPEO אמורפי. שלב גבישים או אמורפי של מתחם PEO / מלח תלוי בהרכב, הטמפרטורה, ושיטת הכנת 20-22. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלא כמו בנוזל, שבו יונים עוברים עם נדן הממס ללא פגע ותחבורה קשורה לצמיגות מקרוסקופית שלממס; בפולימר מוצק, שבו שרשרות הפולימר הן יותר ויותר מסובכים ולא יכולות לזוז על פני מרחקים ארוכים, התחבורה יון קשורה לצמיגות המיקרוסקופית של המגזרים של שרשרות הפולימר. ההובלה של יונים לאורך שרשרות פולימר צריכה להתגבר על שני חסמי הפעלה, שניהם מוצגות איורים 6 ו -7. אחת הוא solvation של היונים על ידי יחידות איו התיאום. תהליך זה כרוך ביצירה ושביר של קשרים כימיים, יש ארהניוס תלות, והמוליכות ניתנת על ידי σ (E / KT) שבו σ הוא המוליכות, הוא קבוע, ו-E היא האנרגיה השפעול קשורה באגרות החוב. בגלל יונים חייבים לנתק מאתרי התיאום כדי לעבור בפולימר המוצק, אם איגרות החוב הם חזקות מדי, את קטיונים להיות נייחים. אגרות חוב קטיון הפולימר צריכים להיות חזק מספיק לפירוק מלח, אבל לא מספיק חלשo לאפשר לניידות קטיון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההובלה של יונים היא מאתר אחד למשנו תאום. תהליך זה קשור לתנועה מגזרי של הפולימר, יש פוגל-טמן-Fulcher (VTF) תלות 22-25, והמוליכות הן המקום שבי T 0 היא בדרך כלל טמפרטורת ייחוס נבחרה להיות 50 K להלן T גרם. משוואה זו עולה כי תנועה תרמית מעל T 0 תורמת להובלת תהליך, ותנועה מהירה יותר צפויה לפולימר עם T נמוך גרם. תהליך VTF קשור לT גרם, ובכך שער הגבלת בטמפרטורות נמוכות. בטמפרטורות גבוהות, התנועה מגזרי הופכת קלילה מספיק שתהליך ארהניוס הופך שיעור מגביל. </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>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

עקומות LiFePO 4 / GCE / לי להראות פוטנציאל היתר גדול יותר מעקומות LiFePO 4 / LP30/Li על שניהם תשלום הפרשות. מאז GCE משמש גם כאלקטרוליט וקלסר, ההולכה יון מסופקת לכל חלקיקי הקתודה, וכמעט את היכולת הספציפית המעשית כולו (150 מיליאמפר / g) הייתה נגישה. הקיבולת הספציפית התיאורטית ש...

ליתיום (Li) הוא מתכת electropositive ביותר (-3.04 V ביחס לאלקטרודה מימן הסטנדרטית), ומתכת הקלה (במשקל שווה ערך של 6.94 גר &#39;/ מול ומשקל סגולי של 0.53 גר&#39; / ס&quot;מ 3). זה הופך אותו לאטרקטיבי כבחירה לחומר הפעיל באלקטרודה והאידיאלית שליליים עבור התקני אחסון אנרגיה ניידים שבו גודל ומשקל חומר. איור 1 מראה כי סוללות מבוססות ליתיום (Li יון, PLiON, ולי מתכת) יש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר מסוללות ניקל מטאל הידריד עופרת חומצה, ניקל קדמיום, ו1. סוללת ליתיום מלאה מורכבת מקתודה (חיובי), האנודה (שלילי), אלקטרוליט, ומפריד (איור 2). שניהם הקתודה והאנודה הן תרכובות עיבור, שבו יונים-LI יכולים intercalate או דה intercalate הפיך (אם האנודה היא פחמן, לי לי intercalates כניטראלי). אלקטרוליט מספק מוליכות יוניים והמבודד אלקטרוההולכה NIC בין האלקטרודות. המפריד הוא חדיר ליונים, אבל מכאני נוקשה כדי לשמור על שתי אלקטרודות ממקצרות. כאשר התא נמצא במצב טעון במלואה כל לי intercalated באנודה, וכאשר התא נמצא במצב משוחרר לחלוטין את כל היונים-LI הם intercalated בקתודה. במהלך התגובה הספונטנית, פריקת זרימת אלקטרונים מן האנודה לקתודה דרך מעגל חיצוני לשלטון מכשיר, בעוד שזרימת היונים מהאנודה לקתודה דרך האלקטרוליט. היונים ולשלב מחדש אלקטרונים בקתודה לשמור על ניטרליות תשלום. לאחר הטעינה, הזרימה היא הפוכה. פיתוח סוללת ליתיום ביותר עד כה התמקד בחומרי קתודה כי הם קובעים את צפיפות האנרגיה של הסוללה ולא באלקטרוליט, שנותר בעיקר באותו במשך עשרות שנים. אלקטרוליט הוא חתיכת מפתח של הסוללה שכן הוא משפיע על יכולת החשמל הכוללת בשל impedanלספירה הן באמצעות אלקטרוליט עצמו ואת ממשקי אלקטרודה-אלקטרוליט. אלקטרוליט שימוש בסוללות ליתיום בדרך כלל מורכב של מלח Lix הסוג וממס בלתי מימי. בהשוואה לאלקטרוליטים מימיים המשמשים במערכות אלקטרו השני, את החסרונות של אלקטרוליטים Li-ion הם מוליכות נמוכות יותר, עלות גבוהה יותר, דליקות, ובעיות סביבתיות. יתרונות כוללים טווח רחב של טמפרטורות (אשר לאלקטרוליט נשאר נוזלי) מ-150 היית ° C ° C, חלון מתח רחב (עד 5 וולט לעומת לי / לי +), ותאימות טובה יותר עם ​​אלקטרודות (אלקטרוליט המימית עד 300 מגיב באלימות עם מתכת והצורה LiOH לי ומימן) 2, 3, 4-6. אלקטרוליטים בלתי מימי העיקריים המשמשים בסוללות כוללים נוזלים אורגניים מבוססי קרבונט, פולימרים, נוזלים יוניים, וקרמיקה. אלקטרוליטים אלו צריכים לעמוד באמות מידה מסוימות לשימוש במעשי ליתיום batteries. הם כוללים מוליכות של לפחות 10 ס&quot;מ / MS, חלון גדול אלקטרוכימי (&gt; 4.5 V עבור cathodes מתח גבוה), לחץ אדים נמוכים, יציבות תרמית טובה וכימית, רעילות נמוכה, ועלות הנמוכה. עבור יישומים מסוימים מחמירות כמו כלי הרכב החשמליים, כל אמות המידה הללו חייבים להתקיים על פני טווח רחב של טמפרטורות, בדרך כלל מ -20 ° C עד 60 ° C. מאז המיקוד של עבודה זו הוא באלקטרוליטים אורגניים ופולימרים, שאר מאמר זה יתמקד באלקטרוליטים אלה. אלקטרוליטים מבוססי קרבונט מורכב של מלח ליתיום מומס בממס אורגני. עם זאת, זה קשה לכל אחד הממס כדי לענות על כל הדרישות. לדוגמה, ממסים עם לחץ אדים נמוך, כגון אתילן פחמה (EC) ופרופילן קרבונט (PC), נוטים להיות בעלי צמיגות גבוהה יותר, מה שמוביל להורדת מוליכות. גם EC הוא מוצק בטמפרטורת חדר, זה מחייב אותו להיות בשילוב עם עוד ממס. בדרך כלל אלקטרוליטהוא שילוב של מספר ממסים. הממסים הנפוצים ביותר וכמה מהמאפיינים הפיסיים שלהם מופיעים בטבלה 1. <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם </td><td> טמפרטורת התכה (מעלות צלזיוס) </td><td> טמפרטורת רתיחה (מעלות צלזיוס) </td><td> צמיגות (MPA * ים) </td></tr><tr><td> קרבונט דימתיל (DMC) </td><td> 4.6 </td><td> 90 </td><td> 0.5902 (25 מעלות צלזיוס) </td></tr><tr><td> Diethyl קרבונט (DEC) </td><td> -43 </td><td> 126.8 </td><td> 0.7529 (25 מעלות צלזיוס) </td></tr><tr><td> אתילן פחמה (EC) </td><td> 36.5 </td><td> 238 </td><td> 1.9 (40 מעלות צלזיוס) </td></tr><tr><td> פרופילן קרבונט (PC) </td><td> -54.53 </td><td> 242 </td><td> 2.512 (25 מעלות צלזיוס) </td></tr></tbody></table> טבלת מס &#39;1. ממסים קרבונט נפוצים 7. חלופות בטוחות יותר orgaאלקטרוליטים nic מבוססים אלקטרוליטים פולימר. אלקטרוליטים הם פולימר דק סרטים, בלתי נדיפים, שאינם דליקים, וגמישותם מאפשרת להם להיות מגולגלת ומודפס בקנה מידה מסחרי גדול. רייט, מתחמים. הולכה יון הודגם לראשונה בפולי (אתילן אוקסיד), מלח ואח&#39; (PEO) בשנת 1973. מאוחר יותר התגלה כי הדאגה לבטיחות קשורה עם הצמיחה בדנדריט לי מתכת בנוזל אלקטרוליטי יכולה להיפתר באמצעות מבוסס PEO מוצק הפולימר אלקטרוליט, שדכא את הצמיחה של הדנדריטים 8-17. ישנם שלושה סוגים עיקריים של אלקטרוליטים פולימר: (1) פולימר חופשי ממס יבש מוצק, (2) אלקטרוליטים ג&#39;ל, ו (3) פלסטיק שפולימר, עם סינתזה יבשה חופשי ממס המשמשת בעבודה שלנו. מאמר זה ידון () סינתזת הממס החופשית פולימר היבש, (ב) מנגנון ההולכה הפולימר, ו (ג) לספק רכיבה על אופניים טמפרטורה עבור שניהם פולימר מוצק ואלקטרוליטים אורגניים.

<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

בטיחות סוללה כבר תחום מחקר חשוב מאוד בעשור האחרון. סוללות ליתיום יון זמינות מסחרי להעסיק נקודת הבזק נמוכה (&lt;80 מעלות צלזיוס), דליקים, ואלקטרוליטים אורגניים נדיפות. מערכות המבוססות על אלקטרוליט האורגניים אלה הם קיימא בטמפרטורות הסביבה, אך דורשות מערכת קירור על מנת להבטיח כי הטמפרטורות לא יעלו על 80 ° C. מערכות קירור אלה נוטים להגדיל את העלויות של מצבר ויכולה תקלה שעלול לגרום לתקלה בסוללה ופיצוצים, ובכך מסכנת את חיי אדם. עליות במחירי הנפט יובילו לביקוש עצום לכלי רכב היברידיים חשמליים, כספת, כי הם יותר מבחינה כלכלית לפעול כמחירי נפט ימשיכו לעלות. אלקטרוליטים מבוססי אורגניים קיימים בשימוש בסוללות ליתיום יון אינם ישימים ליישומי רכב בטמפרטורה גבוהים. חלופה בטוחה יותר לאלקטרוליטים אורגניים היא אלקטרוליטים פולימר מוצקים. עבודה זו תדגיש את הסינתזה לאלקטרוליט קופולימר (GCE) פולי שתל (oxyethylene) methacrylate (שיר) לבלוק עם טמפרטורת מעבר נמוכה זכוכית (ט ז) פולי (oxyethylene) Acrylate (POEA). מנגנון ההולכה כבר דן וזה כבר הוכיח את הקשר שבין תנועה מגזרי פולימר ומוליכות יונית יש תלות פוגל-טמן-Fulcher (VTF) אכן. סוללות מכילות זמין מסחרי LP30 האורגני (LiPF 6 באתילן פחמה (EC): קרבונט דימתיל (DMC) ביחס 1:1) וGCE היו רכב על אופניו בטמפרטורת הסביבה. נמצא כי בטמפרטורת הסביבה, המכילות את סוללות GCE הראו פוטנציאל היתר גדול יותר בהשוואה לLP30 אלקטרוליט. עם זאת בטמפרטורות גבוהות מ -60 מעלות צלזיוס, תא GCE הציג נמוכים בהרבה פוטנציאל היתר בשל מוליכות האלקטרוליט פולימר מהירה וכמעט את היכולת הספציפית התיאורטית המלאה של 170 מיליאמפר / g הייתה לגשת.

ביצועי הרכיבה של תא טמפרטורת החדר מוצגים באיור 8. העלילה השמאלית מציגה את החיוב ופרופילים פריקה של תאים עם אלקטרוליט הנוזלי הקונבנציונלי (LP30) בשעה 15 אמפר / g, וGCE / קלסר ב10 אמפר / g. איור 9 מראה את פרופילי המתח פריקה שתאי הפולימר המוצקים בטמפרטורת חדר, 60 מ?...

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

סוללות ליתיום יון להעסיק אלקטרוליטים אורגניים דליקים והנפיצים המתאימים ליישומי טמפרטורת הסביבה. חלופה בטוחה יותר לאלקטרוליטים אורגניים הן סוללות פולימר מוצקות. סוללות פולימר מוצקות לפעול בבטחה בטמפרטורות גבוהות (&gt; 120 מעלות צלזיוס), ובכך הופכים אותם רלוונטיים ליישומים בטמפרטורות גבוהות כגון קידוח נפט עמוק וכלי רכב חשמליים היברידיים. מאמר זה ידון (א) את סינתזת הפולימר, (ב) מנגנון ההולכה הפולימר, ו (ג) לספק רכיבה על אופניים טמפרטורה עבור שניהם פולימר מוצק ואלקטרוליטים אורגניים.

אלקטרוליטים קופולימר שתל מצב מוצק עבור יישומי סוללת ליתיום

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. סוללות ליתיום יון להעסיק אלקטרוליטים אורגניים דליקים והנפיצים המתאימים ליישומי טמפרטורת הסביבה. חלופה בטוחה יותר לאלקטרוליטים אורגניים הן סוללות פולימר מוצקות. סוללות פולימר מוצקות לפעול בבטחה בטמפרטורות גבוהות (> 120 מעלות צלזיוס), ובכך הופכים אותם רלוונטיי?...

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.

בנייה ובדיקה של תאים מטבע של סוללות ליתיום יון

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.

חיטוט ומיפוי משטחי אלקטרודה דלק תאי תחמוצת מוצקות

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

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

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.

כיוון עדין גודל ומזעור הרעש של מצב המוצק Nanopores

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.

באתרו ניוטרון אבקת השתברות שימוש בסוללות ליתיום-יון מתוצרת מותאמת אישית

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.

יון ממוקדת קרן פבריקציה נוספת של Nanobatteries המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום בחיי עיר בדיקה

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.

כל-אלקטרונית ננו-נפתרה סריקה מינהור מיקרוסקופיה: הקלת החקירה של דינמיקה תשלום יחיד Dopant

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.

פקד שדה חשמלי של הברית אלקטרונית ב- WS Nanodevices2 מאת אלקטרוליט 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 ...

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.

שיטות נסיוניות עבור ספין - ואת זווית-נפתרה ספקטרוסקופיה Photoemission בשילוב עם לייזר משתנה-קיטוב

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.

3-אלקטרודה מטבע תא הכנה וניתוח Electrodeposition עבור סוללות ליתיום

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