저자는이 프로젝트를 자금에 대한 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 상 1,006,568을 인정하고 싶습니다.

1. 제조 나노 VB 2 나노 크기 VB 2 직접 1:2 몰 배급에서 볼 밀링을 통해 원소 바나듐과 붕소의 합성. <ol><li> 50 ML 텅스텐 탄화물 맷돌 항아리와 열 10 mm 텅스텐 카바이드 볼을 청소합니다. ° C 1 시간 동안 모든 물을 보장하기 위해 100에 오븐에서 공기를 아래 건조 증발. </li><li> 잔류 물이 표시되는 경우 단계 1.1를 반복 잔류 유지를 지키기 위하여 밀링 항아리의 내부를 깨끗이 닦아. </li><li> 10 분마다에 대한 아르곤 배와 글로브 박스의 대기실을 제거. 아르곤 충진의 글러브 박스에 밀링 항아리, 공, 깨끗한 주걱을 전송합니다. </li><li> 1:2 몰비 바나듐 및 붕소 분말을 달아 바나듐 0.500 g 및 밀링 항아리에 0.212 g 붕소는, 공을 추가하고, 맷돌로 항아리를 밀봉하십시오. </li><li> 글러브 박스에서 밀봉 밀링 항아리를 제거, 600 rpm까지 4 시간 동안 공장으로 설정 행성​​ 공 선반에 놓습니다. </li><li> completio 후N, 밀링 항아리 공 선반에서 제거하기 전에 실내 온도까지 냉각 할 수 있습니다. </li><li> 10 분마다에 대한 아르곤 배와 글로브 박스의 대기실을 제거. 글러브 박스에 밀링 항아리, 둥근 바닥 플라스크, 파라핀 필름, 주걱, 자기 저어 막대를 전송합니다. </li><li> 다음과 같이 제조 된 나노 크기 VB 2로 산화 지르코늄 코팅을 적용 : <ol><li> 내부 글러브 박스는 이전부터 대량의 대부분이 복구 될 때까지 밀링 항아리의 벽을 긁어 주걱을 사용하여 제조 된 나노 VB 2를 수집합니다. 둥근 바닥 플라스크에 수집 된 나노 VB 2의 무게를 전송할 수 있습니다. </li><li> 수집 VB 2에 비해 지르코늄 클로라이드 3.5 중량 %를 무게 후 수집 된 나노 VB 2를 포함하는 둥근 바닥 플라스크에 파우더를 추가합니다. </li><li> 플라스크에 자석 교반 막대를 추가하고 파라핀 필름을 사용하면 글로브 박스에서 제거하기 전에 입구를 밀봉하십시오. 또는,격막은 동등한 결과가 글로브 박스에서 둥근 바닥 플라스크를 제거와 함께 사용되었습니다. </li><li> 10 ML의 주사기를 사용하여 둥근 바닥 플라스크에 디 에틸 에테르 10 mL를 전송합니다. 빨리 파라 필름의 추가 조각 파라핀 영화 주사기에 의해 생성 된 구멍을 커버한다. </li><li> 미디어 설정에 한 시간 동안 저어 접시에 플라스크를 섞는다. </li><li> 일시간 후, 나노 VB 2 코팅 된 나노 VB 2 건조가 나타날 때까지 회전 증발기 또는 기타 펌프 구성을 사용하는 나머지 디 에틸 에테르를 증발. </li><li> 나노 VB 2 코팅 지르코늄이 완전히 건조 된 후 수집합니다. </li></ol></li></ol> 2. 전해질의 제조 <ol><li> 4 M KOH 및 전해질로 사용하기 위해 4 M NaOH 용액의 혼합물을 준비합니다. (참고 : 만 충분히 몇 주 지속 할 수 있도록 같은 새로운 세포를 형성하는 데 필요한 반복). 수산화 나트륨과 KOH의 수성 수산화 전해질 실행 농도에 이르기까지 과거에 탐구되었습니다포화에 8 M의 끼울. 4 M NaOH를 4 M KOH의 조합은 순수 수산화 나트륨 전해질을 사용하여 이전 결과에 비해 소폭 개선 된 빠른 속도의 성능을 얻을 수 있습니다. </li></ol> 3. 아연 / 공기 배터리를 분해 배터리 제조업체 및 모델 번호에 대한 자세한 내용은 섭정과 재료의 표를 참조하십시오. <ol><li> VB 2 / 공기 전지 이후 제작에 아연 / 공기 전지를 여는. <ol><li> 대각선 절단 플라이어를 사용하여 코인 셀 케이스의 입술에 상처를 만들 수 있습니다. </li><li> 바깥 입술의 상승 외부를 압착. 두 셀 주위에 완전히 갈 후, 열 쉬워야한다. </li><li> 면도날을 사용하여, 천천히 뚜껑의 가장자리에 밀어 부드럽게 세포를 엽니 다 강제로. 참고 : 셀이 오픈 얻기 위해 잠시 걸릴 수 있습니다. 이 단계를 수행 할 때 어떤 부분을 균열 또는 손상되지 않도록 환자와주의해야합니다. 셀은 그대로 유지해야합니다. </li></ol></li><li> 사용을 위해 배터리를 준비 <ol><li> 셀이 두 부분 (캡 아래)으로 열리면 조심스럽게 뚜껑에서와 바닥에 아연 양극 물질을 제거하기 시작합니다. </li><li> 면도날 가능한 한 많은 고체 아연으로 제거합니다. 바닥을 긁어하지 마십시오 어떤 부분을 손상하지 않는 것이 중요합니다. 구분 (아래)와 개스킷 (면)은 쉽게 면도날을 적용 너무 많은 압력으로 구멍 할 수있는 단일 불투명 오버레이를 형성한다. 구분 기호를 관통하는 공기 음극가 손상 될 것입니다. 가스켓이 방해되어 있으면, 전기적으로 절연 할 셀의 신뢰성이 손실됩니다. </li><li> 면봉을 사용하여 조심스럽게 뚜껑, 바닥 및 분리기에서 나머지 아연과 잔류 물을 닦아냅니다. </li><li> 이소 프로필 알코올 세포의 모자와 외부를 청소합니다. </li></ol></li></ol> 4. 30분의 70 건조 혼합물 5 MAH 작동 전극의 제조 <ol><li> 활성 materi에로 합성 된 지르코늄 코팅 된 나노 VB 2를 사용하여및 전송 박격포와 유 봉에 - 알이, (10 세포가 한 번에 테스트 일반적으로 5) 조작 할 전극 당 0.0012 g을 무게. </li><li> 박격포 활성 물질로, 무게 VB 2, 흑연 카본 블랙 (기준 전극)의 0.0005 g의 30 %를 추가와 유 봉 30 분간 분쇄. </li><li> 물질의 더 큰, 눈에 보이는 클러스터가 없는지 확인하고 파우더를 수집합니다. </li><li> 주걱을 사용하여 깨끗한 전극 캡 당 70/30-powder 혼합물 약 0.0017 g을 무게. (한 번에 여러 셀을 준비하는 경우, 그렇지 않으면 전극 캡에 자료를 전송합니다.) </li><li> 아무 덩어리가없고 정지 균등 캡의 상단에 걸쳐 분산 될 때까지 주걱 또는 다른 작은 끝이 뾰족한 각 모자 및 소용돌이 분말 이소 프로필 알코올의 한 방울을 추가합니다. </li><li> 전극은 30 분 동안 건조하도록 허용합니다. </li></ol> 5. VB 2 공기 전지 어셈블리 - 드라이 방법 <ol><li> 아연 / 인공 지능에서 역에서 셀을 조립작업 전극 R 셀, 모자, 거꾸로. </li><li> 두 행에서 하나의 모자와 기타에 해당하는 바닥 - 각 셀 (10 테스트중인 5) 구성합니다. 양극 재료는 균등하게 금이 있지 않은지 확인하기 위해 각 캡을 검사합니다. </li><li> 각 구분에 4 M KOH / 4 M NaOH를 전해질 혼합물의 27 μl를 추가합니다. </li><li> 조심스럽게 바닥 내부에 한 번만 dabbing면을 사용하여 바닥에서 초과 전해질을 제거합니다. </li><li> 조심스럽게 바닥의 각을을 뒤집은 양극 물질이 전해액과 접촉되도록 뚜껑의 상단에 배치합니다. </li><li> 압력을 적용하고 빠른 건조 에폭시를 사용하여 밀봉하십시오. </li></ol> 6. 나노 VB 2 / 공기 전지 테스트 <ol><li> 제조 공정이 완료되면, 방전 랙 또는 배터리 홀더에 장소 세포. </li><li> 각 세포에게 세포가 방전되기 전에 평형 수 있도록 ~ 10 분 첫 나머지 단계를 할 수 있습니다. </li><li> 방출배터리 테스터를 사용하여 3,000 Ω의 일정한 하중 (또는 다른 원하는로드)에서 셀. </li><li> 평형 단계 후에, 개방 회로 전위의 측정을 수행. </li><li> 0.4 V의 정지 전압에 도달 할 때까지 일정한 부하 방전. </li><li> 쿨롱 효율은 다음 4,060 아의 열한 전자 방전 용량이 -1 kg 이론 양극에 비해 측정 용량의 비율에 의해 계산 될 수있다. </li></ol>

<ol>
	<li>Linden, D., Reddy, T. 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> Handbook of Batteries. , (2010).</li><li>Rogulski, Z., Czerwin'ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cathode+Modification+in+the+Leclanche'+Cell.">Cathode Modification in the Leclanche' Cell.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).</li><li>Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+air+cathodes+for+zinc+-+air+fuel+cells.">A review on air cathodes for zinc - air fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).</li><li>Yu, X., Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+capacity+alkaline+super-iron+boride+battery.">High capacity alkaline super-iron boride battery.</a> Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).</li><li>Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetic+Iron(VI)+Chemistry:+The+Super-Iron+Battery.">Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery.</a> Science. 285, 1039-1042 (1990).</li><li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+aluminum+batteries:+a+step+towards+derivation+of+superbatteries.">Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).</li><li>Licht, S., Myung, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorinated+Graphites+as+Energetic+Cathodes+for+Nonaqueous+Al+Batteries.">Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).</li><li>Licht, S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+power+BaFe(VI)O4/MnO2+composite+cathode+alkaline+super-iron+batteries.">High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries.</a> Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).</li><li>Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+Specific+Power+Electrochemistry,+Exemplified+by+Al/MnO4-+and+Cd/AgO+Redox+Chemistry.">Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).</li><li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aluminum/Sulfur+Battery+Discharge+in+the+High+Current+Domain.">Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain.</a> J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).</li><li>Gao, X. -. P., Yang, H. -. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-electron+materials+for+high+energy+density+batteries.">Multi-electron materials for high energy density batteries.</a> Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).</li><li>Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Borides:+Competitive+High+Capacity+Anode+Materials+for+Aqueous+Primary+Batteries.">Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).</li><li>Licht, S., Yu, X., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Alkaline+Redox+Couple:+Chemistry+of+the+Fe6+/B2-+Super-iron+Boride+Battery.">Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery.</a> Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).</li><li>Licht, S., Wu, H., Yu, X., 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=Renewable+Highest+Capacity+VB2/Air+Energy+Storage.">Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage.</a> Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).</li><li>Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+Facilitated+Charge+Transfer+and+Voltage+of+a+High+Capacity+VB2+Anode.">Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode.</a> Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).</li><li>Licht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-VB2+Synthesis+from+Elemental+Vanadium+and+Boron:+Nano-VB2+Anode/Air+Batteries.">Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).</li></ol>

저자는 크리스 로즈, 루벤 로페즈, Xuguang 리, 마헤 Waje, 그리고 매튜 멀 링스는 Lynntech 주식 회사의 직원입니다

이런 식으로 VB 2 / 공기 전지의 건설은 새로운 높은 용량의 배터리에 대한 가능성을 허용, 발생하는 분자 전하 이동 당 열한 전자를 연구하고 조사 할 수있는 기능을 제공합니다. 경우 얻어진 결과는 뚜껑에 활성 물질의도 분산이 있다는 것을, 아연 양극 재료의 모든 배터리를 제거되었는지 확인, 재현 가능한 결과를 보여주지 않고, 세포가 제대로 누출없이 접착됩니다. 문제가 계속 발생?...

양극으로 바나듐 이붕 모든 양극 재료의 높은 체적 충전 용량 사이에있다. 이 프로토콜은이 매혹적인 물질을 연구하는 방법을 소개합니다. 금속 아연으로 인해 아연 금속의 고 두 전자 체적 5.8 KAH L -1 각각 820 아아 kg -1의 중량 전하 저장 용량에 수성 기본 시스템의 주된 양극 재료이다.로 알려진 * 아연 - 탄소 전지, Leclanché 세포는 처음 염화물 전해질 1 이산화망간 (탄소 컬렉터 전류) 음극에 아연 양극을 결합, 19 세기에 도입되었다. 일반적인 알카라인 배터리는 같은 몇 가지를 사용하지만, 알칼리 수산화물 전해질로 염화 전해질을 대체합니다. 함께 아연 - 탄소와 알카라인 배터리는 기본 배터리의 대부분을 구성하는 1 판매. 알카라인 셀에 이산화망간 양극 교체시공기 음극으로, 실질적으로 높은 에너지 저장 용량을 얻을 수 있습니다. 이 공기 아연 전지는 공기에서 산소를 사용하며 일반적으로 1-3 보청기 배터리에서 찾을 수 있습니다. 높은 용량의 배터리 저장을위한 우리의 검색 분자 4-11 당 여러 개의 전자를 전송할 수있는 물질에 초점을 맞추고있다. 우리는 탐험 산화 환원 쌍의 다양한 가운데, VB 2는 각각 -1 kg 20.7 KAH L -1와 4060 아의 체적과 중량 용량으로, VB 2 당 11 전자를 방출 할 수있는 특별한 알칼리 양극을 의미합니다. *는에 2004 년 양 및 동료 VB 2의 배출을보고, 또한 VB 2 알칼리 미디어 12 부식에 감염되는 확장 된 도메인을 문서화. 2007 년, 우리는 VB 2 입자 코팅 VB 2 / 공기 B의 시범에 이르는이 부식 13을 방지보고2008 14 attery. 본 논문에서, 우리는 VB 2 / 공기 전지에 적용되는 이전 아연 / 공기 전지 개발 기술을 이용한 새로운 금속 / 공기 시스템을 조사하는 데 사용하는 프로토콜을 제시한다. nanoscopicVB 2 양극 4060 아의 이론적 고유의 능력을 접근 열한 전자 산화 반응을 전시 할 수있는 고 에너지 고출력 밀도 양극으로 표시되는 증가 된 배터리 전압 및 배터리 부하 능력에 -1 kg. VB 2 / 공기 부부는 아연 / 공기 전지 (1)에서 추출한 같은 산소 공기 음극을 채용, KOH / NaOH를 알칼리 전해액을 사용합니다. 탄소 전극의 음극 방전하는 동안 소모되지 않습니다. 추가로 전지 성능을 향상시키기 위해 더 큰 이해의 순서 VB 2 / 공기 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 나노 크기 VB 2 재료의 특성과 성능은 t를 사용하여 탐색 할 수 있습니다아연 / 공기 전지 15,16의 그 셀 구성. 전기 테스트는 나노 크기 VB 2 수행 할 수 있습니다 다양한 속도 %의 효율을 통해 성능을 비교한다.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>MATERIALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boron</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11337</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl Ether</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>9244-06</td>
			<td>4L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Heavy Duty 5 min setting time</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl Alcohol</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Panasonic 675 Zinc/Air cell</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>PR675H</td>
			<td>Made in Japan (not German)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-NERGY Super C65</td>
			<td>Timcal</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Graphitic carbon black</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>262935</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Diboride</td>
			<td>American Elements</td>
			<td>12007-37-3</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Chloride</td>
			<td>Spectrum</td>
			<td>Z20001</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>EQUIPTMENT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50-mL round bottom flask</td>
			<td>Fisher Scientific Co LLC</td>
			<td>CG151001</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diagonal cutting pliers</td>
			<td>Hardware store</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot/stir plate</td>
			<td>IKA</td>
			<td>C-MAG HS 7</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glove box</td>
			<td>Labconco</td>
			<td>Precision Basic</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ten 10-mm tungsten carbide balls</td>
			<td>Lab Synergy</td>
			<td>55.0100.08</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten carbide milling jar</td>
			<td>Lab Synergy</td>
			<td>50.8600.00</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor blade</td>
			<td>Hardware store</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retsch PM 100 planetary ball mill</td>
			<td>Retsch</td>
			<td>205400003</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bar</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>58947-140</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of vb2/air cells for electrochemical testing

새로운 멀티 전자 금속 / 공기 전지 시스템의 특성과 성능을 조사하는 기법을 제안 표시됩니다. 나노 크기 VB 2 합성 방법은 방전시 안정화를위한 VB 2 입자 산화 지르코늄 코팅을 적용뿐만 아니라 단계별 절차로 표시됩니다. 기존의 아연 / 공기 세포를 분해하는 과정은 나노 크기 VB 2 양극으로 기존의 아연 / 공기 전지 양극을 대체 할 새로운 작업 전극의 추가 건설에 표시됩니다. 마지막으로, 완성 된 VB 2 / 공기 전지의 방전이보고됩니다. 우리는 테스트 베드로서 아연 / 공기 전지를 사용하여 높은 에너지 고용량 나노 크기 VB 2 양극의 성능을 연구하는 일관된 구성을 제공하는 데 유용합니다 것을 보여줍니다.

전기 테스트는 VB 2 / 공기 전지의 성능을 결정하기 위해 수행됩니다. 여러 셀에서 얻은 결과는 전지 성능의 재현성에 대한 증거를 제공합니다. 그림 1은 3000 옴 (왼쪽)와 1,000 옴 (오른쪽) 방전되는 동안 VB 2 / 에어 배터리를 비교합니다. 방전 전압뿐만 아니라, 4,060 아의 비율은 -1 고유의 능력을 kg 것을 참고 거시적 VB 2 양극 세포에 비해 나노 크기 VB 2...

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Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

프로토콜은 아연 / 공기 전지 개발 이전 기술을 사용하여 여러 전자 금속 / 공기 배터리 시스템을 연구하기 위해 제공됩니다. 전기 테스트 후 성능을 평가하기 위해 제작 된 배터리에서 수행됩니다.

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

fabrication-of-vb2air-cells-for-electrochemical-testing

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

11.8K 조회수.  The George Washington University. 프로토콜은 아연 / 공기 전지 개발 이전 기술을 사용하여 여러 전자 금속 / 공기 배터리 시스템을 연구하기 위해 제공됩니다. 전기 테스트 후 성능을 평가하기 위해 제작 된 배터리에서 수행됩니다.

비디오: Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

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.

건설과 리튬 이온 배터리의 동전 전지의 테스트

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

연구

공학

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

실리콘 엘라스토머 계 유전 액츄에이터 제조 공정

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

Plasmatron에서 절제 재료 시험 중에 방출 분광 경계 계층 조사

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

전기 화학적 에칭 및 전자 충격 이온화 샤프 전계 방출 포인트의 특성

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active layer which consists of blue-fluorescent poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) and &#960;-conjugated triphenylamine molecules. This white light emission originates from exciplexes formed between PFD and amines in electronically excited states. A device containing PFD, 4,4&#39;,4&#39;&#39;-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (2-TNATA), Poly(ethylene oxide) and K2CF3SO3 showed white light emission with Commission internationale de l&#39;&#233;clairage (CIE) coordinates of (0.33, 0.43) and a Color Rendering Index (CRI) of Ra = 73 at an applied voltage of 3.5 V. Constant voltage measurements showed that the CIE coordinates of (0.27, 0.37), Ra of 67, and the emission color observed immediately after application of a voltage of 5 V were nearly unchanged and stable after 300 sec.

The authors present a method for fabricating stable white-light-emitting electrochemical cells utilizing emission from exciplexes formed between a blue-emitting fluorene polymer and aromatic amines.

화이트의 제작 Exciplexes에서 안정 방출과 전기 화학 셀 라이트 발광

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

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.

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

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

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is performed with a spectroscope. The materials used for optical cells generally include quartz glass or plastic, but expensive quartz glass is reused by removing substances, other than liquids, to be analyzed that adhere to the interior of the container. In such a case, the optical cells are washed with water or ethanol and dried. Then, the next sample is added and measured. Optical cells are dried naturally or with a manual hairdryer. However, drying takes time, which makes it one of the factors that increase the experiment time. In this study, the objective is to drastically reduce the drying time with a dedicated automatic dryer that can dry multiple optical cells at once. To realize this, a circuit was designed for a microcomputer, and the hardware using it was independently designed and manufactured.

A protocol for fabricating a device for simultaneously drying multiple optical cells is presented.

한 광학 셀의 제작 건조 분 광 분석 셀에 대 한

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is ...