Name: zinc-sponge battery electrodes that suppress dendrites
Uploaded: 2020-09-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Zinc-Sponge Battery Electrodes that Suppress Dendrites at JoVE.com

Bu araştırma Amerika Birleşik Devletleri Deniz Araştırmaları Ofisi tarafından finanse edildi.

1. Zn-sünger elektrotları oluşturmak için emülsiyon tabanlı bir yöntem
<ol><li>100 mL cam kabına 2.054 mL deiyonize su ekleyin.</li>
	<li>Behere 4.565 mL dekane ekleyin.</li>
	<li>Çözünene kadar 0.1000 ± 0.0003 g sodyum dodecyl sülfat (SDS) karıştırın.</li>
	<li>0.0050 ± 0.0003 g suda çözünen orta viskoziteli karboksimetil selüloz (CMC) sodyum tuzunun 5 dakika boyunca veya CMC tamamen çözünene kadar elle karıştırın. NOT: Plastik veya plastik kaplı karıştırma aletleri kullanın. Metalik yüzeyli aletlerle karıştırmak, ortaya çıkan Zn süngerlerini olumsuz yönde etkileyebilir.</li>
	<li>0.844 ± 0.002 g suda çözünmeyen preswollen karboksimetil selüloz reçine karıştırın. NOT: Bu tür suda çözünmeyen reçine pahalıdır (USD 420 kg–1)6.</li>
	<li>Plastik kürekle donatılmış bir havai kürek karıştırıcı kullanarak bu karışımı 1.000 rpm'de 5 dakika karıştırın.</li>
	<li>50 g Zn tozu (ortalama partikül boyutu 50 μm, 307 ppm bismuth ve korozyon bastırma için 307 ppm indiyum içeren) behere dökün, tepe karıştırıcı ise 1.000 rpm'de dönmeye devam eder.</li>
	<li>Zn macunu aynı hızda 5 dakika daha karıştırmaya devam edin, 1.000 rpm.</li>
	<li>Karıştırıcıyı durdurun, kabı çıkarın ve kabı ve içeriğini oda sıcaklığında bir kurutucuya 5 dakika vakumun altına yerleştirerek karışımı söndür.</li>
	<li>Zn macunu polipropilen kalıplara (~10 mm çapında ve ~5 mm yüksekliğinde) porsiyonlayın ve bir gecede açık havada kurumasına izin verin. Kalıbın şekli kurutulmuş macun ve elde eden Zn süngerlerinin şeklini belirler. NOT: Kalıp boyutu ve şekli değişebilir. Geçmiş deneyler5, 10 mm'ye yakın çaplara sahip silindirik kalıpları başarıyla kullanır. Zn macunu 5 mm veya daha yüksekliğe kadar doldurun. Yükseklik ne kadar kısa olursa, gerekli kurutma süresi de o kadar kısa olur. Ticari olarak kullanılabilen kalıplar için Malzeme Tablosu'nu görün.</li>
	<li>Kurutulmuş Zn macunu preformlarını kalıplardan dikkatlice çıkarın ve çentikli bir alümina tutucuya dayanan bir ağ kasasına yerleştirin5,6. NOT: Örneğin, delikli pirinç bir tabakayı Zn-sünger elektrodun istenen çapından biraz daha büyük bir çapa sahip bir silindire bükerek örgü muhafazası üretin. Delikli metal levhayı istenen şekle büktükten sonra bor-nitrür yağlayıcı ile püskürtün.</li>
	<li>Montajı, borunun içine ve dışına gaz akışı için bağlantı noktalarına sahip bir boru fırınına (67 mm çapında) yerleştirin. NOT: Fırına gaz borulamak için bir bağlantı noktası (giriş port) kullanın. Tüp fırınından duman kaputuna gaz boşaltmak için diğerini (çıkış portu) kullanın.</li>
	<li>Boru N2 gaz hava fırın temizlemek için 5.7 cm/dk–1 hızında 30 dakika boyunca fırına. NOT: Adım 1.13, dijital olarak kontrol edilen bir debi ölçere sahip bir N2 gazı tankının giriş bağlantı noktalarından birine bağlı bir tüpe bağlanmasıyla elde edilebilir. Gaz akış ölçerler manuel olarak veya bir bilgisayar tarafından kontrol edilebilir.</li>
	<li>30 dakikalık tasfiyeden sonraN 2 gazını 2,8 cm/dk–1 sabit bir hıza kısın.</li>
	<li>Fırını, sıcaklığı 68 dakika boyunca doğrusal olarak 20 ila 369 ° C arasında artıracak şekilde programlayın, 5 saat boyunca 369 ° C'de tutun, 105 dakika boyunca 369 ila 584 ° C arasında doğrusal olarak yükselin ve ardından kapatın.</li>
	<li>N2 gazı akmaya devam ederken fırın programını başlatın.</li>
	<li>2,8cm-1'desolunum havasında 5 saat sıcaklık tutma ve borudan sonra N 2 -gaz akışını manuel olarak durdurun. NOT: Adım 1.17, dijital olarak kontrol edilen bir akış ölçerle bir solunum havası tankının (sentetik hava değil) ek bir giriş portu bağlantısına bağlı bir tüpe bağlanmasıyla elde edilebilir.</li>
	<li>Isıtma programı durduktan sonra, fırını aktif soğutma olmadan oda sıcaklığına soğumaya bırakın, ancak solunum havasını akmaya devam edin.</li>
	<li>Soğutulmuş Zn süngerlerini çıkarın ve bunları görün ve/ veya istediğiniz boyutlara zımparalayın. NOT: El döner testereler veya dikey bant testereleri gibi çeşitli testere aletleri kullanılabilir. Aşındırıcı veya elmas bıçaklar uygundur.</li>
</ol>2. Zn-sünger elektrotları oluşturmak için sulu tabanlı bir yöntem
<ol><li>100 mL'lik cam bir kabın içine 10,5 mL deiyonize su ekleyin.</li>
	<li>Karboksimetil selüloz (CMC) sodyum tuzu olarak da bilinen 0.120 ± 0.001 g suda çözünen yüksek viskoziteli selüloz sakızını karıştırın. NOT: Plastik veya plastik kaplı karıştırma aletleri kullanın. Metalik yüzeyli aletlerle karıştırmak, ortaya çıkan Zn süngerlerini olumsuz yönde etkileyebilir.</li>
	<li>Girdap ve 5 dakika boyunca veya CMC çözülene kadar bu karışımı elle karıştırın.</li>
	<li>2.400 ± 0.001 g mısır nişastası karıştırın ve 2 dakika daha girdaplanın.</li>
	<li>120.00 ± 0.01 g Zn tozu (ortalama partikül boyutu 50 μm, korozyon bastırma için 307 ppm bismuth ve 307 ppm indium içerir) karıştırın ve 2 dakika daha girdaplayın.</li>
	<li>Elde edilen Zn macunu istenen kalıp boşluklarına bastırın. NOT: Kalıp boyutu ve şekli değişebilir. Geçmiş deneyler6, 10 mm'ye yakın çaplara sahip silindirik kalıpları başarıyla kullanır. Zn macunu 50 mm veya daha yüksekliğe kadar doldurun. Sulu Zn macunu emülsiyon Zn macunundan daha kurutucudur, bu nedenle sulu versiyon daha az kurutma süresi gerektiren daha büyük süngerler yapmak için kullanılabilir. Yükseklik ne kadar kısa olursa, gerekli kurutma süresi de o kadar kısa olur. Sulu Zn macunu, emülsiyon Zn macunlarının aksine, kuruduktan sonra minimum daralırken kalıbın ikiye bölünmesi gerekir. Tuzsuz tereyağı, susuz Zn macununa basmadan önce kalıpları yağlamak için kullanılabilir. Şekil 1A, sulu tabanlı protokolün ardından Zn macunu ile paketlenmiş özel işlenmiş kalıpları gösterir. Şekil 1B, sulu tabanlı yöntem kullanılarak yapılan el yapımı örgü muhafazasını, çentikli alümina tutucuyu ve elde edilen Zn süngerini göstermektedir.</li>
	<li>Zn macunu dolu kalıpları bir fırında açık havada 70 °C'de bir gecede kurumaya bırakın.</li>
	<li>Emülsiyon bazlı yöntem için açıklanan aynı elleçleme ve ısıtma adımlarını (1.11–1.19) izleyin.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Parker, J. F., 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=Retaining+the+3D+Framework+of+Zinc+Sponge+Anodes+upon+Deep+Discharge+in+Zn-Air+Cells.">Retaining the 3D Framework of Zinc Sponge Anodes upon Deep Discharge in Zn-Air Cells.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 6 (22), 19471-19476 (2014).</li><li>Parker, J. F., Chervin, C. N., Nelson, E. S., Rolison, D. R., Long, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wiring+zinc+in+three+dimensions+re-writes+battery+performance-dendrite-free+cycling.">Wiring zinc in three dimensions re-writes battery performance-dendrite-free cycling.</a> Energy &amp; Environmental Science. 7, 1117-1124 (2014).</li><li>Parker, J. F., 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=Rechargeable+nickel-3D+zinc+batteries:+An+energy-dense,+safer+alternative+to+lithium-ion.">Rechargeable nickel-3D zinc batteries: An energy-dense, safer alternative to lithium-ion.</a> Science. 356 (6336), 415-418 (2017).</li><li>Ko, J. 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=Robust+3D+Zn+sponges+enable+high-power,+energy-dense+alkaline+batteries.">Robust 3D Zn sponges enable high-power, energy-dense alkaline batteries.</a> ACS Applied Energy Materials. 2 (1), 212-216 (2018).</li><li>Hopkins, B. J., 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=Fabricating+architected+zinc+electrodes+with+unprecedented+volumetric+capacity+in+rechargeable+alkaline+cells.">Fabricating architected zinc electrodes with unprecedented volumetric capacity in rechargeable alkaline cells.</a> Energy Storage Materials. 27, 370-376 (2020).</li><li>Hopkins, B. J., 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=Low-cost+green+synthesis+of+zinc+sponge+for+rechargeable,+sustainable+batteries.">Low-cost green synthesis of zinc sponge for rechargeable, sustainable batteries.</a> Sustainable Energy &amp; Fuels. 4, 3363-3369 (2020).</li><li>Yufit, V., 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=Operando+Visualization+and+Multi-scale+Tomography+Studies+of+Dendrite+Formation+and+Dissolution+in+Zinc+Batteries.">Operando Visualization and Multi-scale Tomography Studies of Dendrite Formation and Dissolution in Zinc Batteries.</a> Joule. 3 (2), 485-502 (2019).</li><li>Ashby, M. F., 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=.">.</a> Metal Foams: A Design Guide. , (2000).</li><li>Parker, J. F., Ko, J. S., Rolison, D. R., Long, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translating+Materials-Level+Performance+into+Device-Relevant+Metrics+for+Zinc-Based+Batteries.">Translating Materials-Level Performance into Device-Relevant Metrics for Zinc-Based Batteries.</a> Joule. 2 (12), 2519-2527 (2018).</li><li>Hopkins, B. J., Chervin, C. N., Parker, J. F., Long, J. W., Rolison, 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=An+areal-energy+standard+to+validate+air-breathing+electrodes+for+rechargeable+zinc-air+batteries.">An areal-energy standard to validate air-breathing electrodes for rechargeable zinc-air batteries.</a> Advanced Energy Materials. 10 (30), 2001287 (2020).</li><li>Jayasayee, K., 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=Cold+Sintering+as+a+Cost-Effective+Process+to+Manufacture+Porous+Zinc+Electrodes+for+Rechargeable+Zinc-Air+Batteries.">Cold Sintering as a Cost-Effective Process to Manufacture Porous Zinc Electrodes for Rechargeable Zinc-Air Batteries.</a> Processes. 8 (5), 592 (2020).</li><li>Chamoun, M., 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=.">.</a> NPG Asia Materials. 7, 178 (2015).</li><li>Kang, Z., 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=3D+Porous+Copper+Skeleton+Supported+Zinc+Anode+toward+High+Capacity+and+Long+Cycle+Life+Zinc+Ion+Batteries.">3D Porous Copper Skeleton Supported Zinc Anode toward High Capacity and Long Cycle Life Zinc Ion Batteries.</a> ACS Sustainable Chemistry &amp; Engineering. 7 (3), 3364-3371 (2019).</li><li>Yu, J., 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=Ag-Modified+Cu+Foams+as+Three-Dimensional+Andoes+for+Rechargeable+Zinc-Air+Batteries.">Ag-Modified Cu Foams as Three-Dimensional Andoes for Rechargeable Zinc-Air Batteries.</a> ACS Applied Nano Materials. 2 (5), 2679-2688 (2019).</li><li>Stumpp, M., 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=Controlled+Electrodeposition+of+Zinc+Oxide+on+Conductive+Meshes+and+Foams+Enabling+Its+Use+as+Secondary+Anode.">Controlled Electrodeposition of Zinc Oxide on Conductive Meshes and Foams Enabling Its Use as Secondary Anode.</a> Journal of The Electrochemical Society. 165 (10), 461-466 (2018).</li><li>Stock, D., 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=Design+Strategy+for+Zinc+Anodes+with+Enhanced+Utilization+and+Retention:+Electrodeposited+Zinc+Oxide+on+Carbon+Mesh+Protected+by+Ionomeric+Layers.">Design Strategy for Zinc Anodes with Enhanced Utilization and Retention: Electrodeposited Zinc Oxide on Carbon Mesh Protected by Ionomeric Layers.</a> ACS Applied Energy Materials. 1 (10), 5579-5588 (2018).</li><li>Li, C., 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=Spatially+homogeneous+copper+foam+as+surface+dendrite-free+host+for+zinc+metal+anode.">Spatially homogeneous copper foam as surface dendrite-free host for zinc metal anode.</a> Chemical Engineering Journal. 379, 122248 (2020).</li><li>Zhou, Z., 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=Graphene+oxide-modified+zinc+anode+for+rechargeable+aqueous+batteries.">Graphene oxide-modified zinc anode for rechargeable aqueous batteries.</a> Chemical Engineering Science. 194, 142-147 (2019).</li><li>McDevitt, K. M., Mumm, D. R., Mohraz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+Cyclability+of+ZnO+Electrodes+through+Microstructural+Design.">Improving Cyclability of ZnO Electrodes through Microstructural Design.</a> ACS Applied Energy Materials. 2 (11), 8107-8117 (2019).</li><li>Wang, C., Zhu, G., Liu, P., Chen, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+Nanoporous+Zn+Anode+for+Rechargeable+Alkaline+Batteries.">Monolithic Nanoporous Zn Anode for Rechargeable Alkaline Batteries.</a> ACS Nano. 14 (2), 2404-2411 (2020).</li><li>Drillet, J. F., 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=Development+of+a+Novel+Zinc/Air+Fuel+Cell+with+a+Zn+Foam+Anode,+a+PVA/KOH+Membrane+and+a+MnO2/SiOC-based+Air+Cathode.">Development of a Novel Zinc/Air Fuel Cell with a Zn Foam Anode, a PVA/KOH Membrane and a MnO2/SiOC-based Air Cathode.</a> ECS Transactions. 28, 13-24 (2010).</li><li>Bozzini, B., 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=Morphological+evolution+of+Zn-sponge+electrodes+monitored+by+in+situ+X-ray+computed+microtomography.">Morphological evolution of Zn-sponge electrodes monitored by in situ X-ray computed microtomography.</a> ACS Applied Energy Materials. , (2020).</li><li>Yang, Q., 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=Do+Zinc+Dendrites+Exist+in+Neutral+Zinc+Batteries:+A+Developed+Electrohealing+Strategy+to+In+Situ+Rescue+In-Service+Batteries.">Do Zinc Dendrites Exist in Neutral Zinc Batteries: A Developed Electrohealing Strategy to In Situ Rescue In-Service Batteries.</a> Advanced Materials. 31, 1903778 (2019).</li><li>Yang, Q., 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=Hydrogen-Substituted+Graphdiyne+Ion+Tunnels+Directing+Concentration+Redistribution+for+Commercial-Grate+Dendrite-Free+Zinc+Anodes.">Hydrogen-Substituted Graphdiyne Ion Tunnels Directing Concentration Redistribution for Commercial-Grate Dendrite-Free Zinc Anodes.</a> Advanced Materials. 32, 2001755 (2020).</li><li>Narayanan, S. R., 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=Materials+challenges+and+technical+approaches+for+realizing+inexpensive+and+robust+iron-air+batteries+for+large-scale+energy+storage.">Materials challenges and technical approaches for realizing inexpensive and robust iron-air batteries for large-scale energy storage.</a> Solid State Ionics. 216, 105-109 (2012).</li><li>Xiong, H., 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=Effects+of+Heat+Treatment+on+the+Discharge+Behavior+of+Mg-6wt.%Al-1wt.%Sn+Alloy+as+Anode+for+Magnesium-Air+Batteries.">Effects of Heat Treatment on the Discharge Behavior of Mg-6wt.%Al-1wt.%Sn Alloy as Anode for Magnesium-Air Batteries.</a> Journal of Materials Engineering and Performance. 26, 2901-2911 (2017).</li><li>Hopkins, B. J., Shao-Horn, Y., Hart, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppressing+corrosion+in+primary+aluminum-air+batteries+via+oil+displacement.">Suppressing corrosion in primary aluminum-air batteries via oil displacement.</a> Science. 362, 658-661 (2018).</li><li>Hopkins, B. J., Long, J. W., Rolison, 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=High-Performance+Structural+Batteries.">High-Performance Structural Batteries.</a> Joule. , (2020).</li></ol>

J.F.P., D.R.R. ve J.W.L. çinko elektrotlarla ilgili patentlere sahipler: 9802254, 10008711, 10720635 ve 10763500 numaralı ABD Patentleri, ab patenti 2926395 ve Çin Patent no. 104813521.

Bu protokollerle ilişkili değişiklikler ve sorun giderme, taze karıştırılmış Zn macunun bir kalıp boşluğuna doldurulmasıdır. Hava ceplerinden uzak durmaya özen gösterilmelidir. İstenmeyen boşluklar, doldurduktan sonra veya doldururken kalıba dokunularak azaltılabilir. Sulu Zn macunu kuru olduğundan, kalıp boşluğunu doldururken hava ceplerini dışarı itmek için doğrudan Zn macununa basınç uygulanabilir.
Yöntemlerin bir sınırlaması, Zn-sünger gözenek yapısın...

Bildirilen imalat yöntemlerinin amacı, dendrit oluşumunu ve şekil değişimini baskılayan çinko (Zn) sünger elektrotlar oluşturmaktır. Tarihsel olarak, bu sorunlar Zn pillerin çevrim ömrünü sınırlamaktadır. Çinko-sünger elektrotlar bu sorunları çözmüştür, daha uzun çevrim ömrüne sahip Zn pillerin1,2 ,3,4,5,6. Sünger yapısı dendrit oluşumunu ve şekil değişimini bastırır, çünkü (1) kaynaşmış Zn çerçevesi süngerin tüm hacmini elektriksel olarak teller; (2) gözenekler Zn-sünger yüzeyinin yakınında çinko tutar; ve (3) sünger, alkali elektrolitlerde dendritleri filizlendirecek değerlerin altında yerel akım yoğunluğunu azaltan yüksek bir yüzey alanına sahiptir7. Bununla birlikte, sünger yüzey alanı çok yüksekse, önemli korozyon meydana gelir5. Sünger gözenekleri çok büyükse, sünger düşük hacimsel kapasiteye sahip olacaktır5. Ayrıca, sünger gözenekleri çok küçükse, Zn elektrodu deşarj sırasında Zn'ye erişmek için yetersiz elektrolitlere sahip olacak ve bu da düşük güç ve kapasite5,6ile sonuçlanacaktır.
Bildirilen imalat yöntemlerinin arkasındaki mantık, uygun sünger gözenekli ve gözenek çaplarına sahip Zn süngerleri oluşturmaktır. Deneysel olarak, %50 ila %70 arasında gözenekli Zn süngerler ve 10 μm'ye yakın gözenek çaplarının tam hücreli pillerde iyi çevrim yaptığını ve düşük korozyon oranları sergilediğini görüyoruz5. Ticari metal köpükler üretmek için mevcut yöntemlerin bu uzunluk ölçeklerinde benzer morfolojileri elde edemediğini not ediyoruz8, bu nedenle bildirilen imalat yöntemlerine ihtiyaç vardır.
Burada bildirilen yöntemlerin alternatiflere göre avantajları, sünger özelliklerinin ince kontrolü ve teknolojik olarak ilgili areal kapasite değerleri 5 , 6,9,10ile büyük, yoğunZnsüngerleri imal etme yeteneği ile karakterize edilir. Zn köpükleri oluşturmak için alternatif yöntemler, % 50'ye yakın sünger gözenekli benzer 10 μm gözenekler oluşturamayabilir. Bununla birlikte, bu tür alternatifler, yüksek sıcaklık işleme adımlarından kaçındıkları için daha az enerji gerektirebilir. Alternatif süreçler aşağıdaki stratejileri içerir: soğuk sinterleme Zn parçacıkları11, üç boyutlu konak yapıları12 , 13,14,15,16,17,kesme Zn folyo iki boyutlu köpükler18içine kesme ve spinodal ayrışma yoluyla Zn köpükler oluşturma19 veya acolation çözünme20.
Yayınlanan literatürün geniş gövdesinde bildirilen yöntemlerin bağlamı öncelikle Drillet ve ark.21'dengelen çalışmalarla oluşturulmuştur. Gözenekli seramikleri imal etme yöntemlerini, piller için kırılgan da olsa en eski bildirilen üç boyutlu Zn köpüklerinden birini oluşturmak için uyarladılar. Ancak bu yazarlar, muhtemelen Zn parçacıkları arasındaki zayıf bağlantı nedeniyle şarj edilebilirliği gösteremediler. Şarj edilebilir Zn-sünger elektrotlardan önce, Zn folyo elektroduna en iyi alternatif, Zn tozinin jel elektrolit ile karıştırıldığı bir Zn-toz elektroduydu. Çinko-toz elektrotlar birincil alkalin pillerde (Zn-MnO2)ticari olarak kullanılır, ancak Zn parçacıkları Zn oksit (ZnO) tarafından pasif hale geldiği için zayıf şarj edilebilirliğe sahiptir, bu da dendrit büyümesini teşvik eden yerel akım yoğunluğunu artırabilir3,22. Köpük veya sünger mimarileri içermeyen başka dendrit bastırma stratejileri olduğunu not ediyoruz23,24.
Bildirilen Zn-sünger imalat yöntemleri bir tüp fırını, hava ve azot gazı kaynakları (N2)ve bir duman kaputu gerektirir. Tüm adımlar çevre kontrolü olmadan bir laboratuvar masasında gerçekleştirilebilir, ancak ısıl işlem sırasında tüp fırınından egzoz bir duman kaputuna borulanmalıdır. Elde edilen elektrotlar, yüksek areal kapasitesine sahip şarj edilebilir Zn elektrotları oluşturmak isteyenler için uygundur (> 10 mAh cmgeo–2)6.
Bildirilen ilk imalat yöntemi, Zn-sünger elektrotları oluşturmak için emülsiyon tabanlı bir rotadır. İkincisi, sulu tabanlı bir rotadır. Emülsiyon rotasının bir avantajı, kurutulduğunda bir kalıp boşluğundan demold etmesi kolay olan Zn macunu oluşturma yeteneğidir. Dezavantajı pahalı malzemelere olan güvenidir. Sulu rota için sünger ön formlarının demold edilmesi zor olabilir, ancak bu işlem ucuz ve bol miktarda malzeme kullanır.
Her iki yöntem de Zn parçacıklarını bir porojen ve viskozite artırıcı madde ile karıştırmayı içerir. Elde eden karışım N2 altında ısıtılır ve daha sonra hava solur (sentetik hava değil). N2altında ısıtma sırasında, Zn parçacıkları tavlama ve porojen ayrışır; soluma havası altında tavlanmış Zn parçacıkları kaynaşır ve porojen yanar. Bu işlemler metal köpükler veya süngerler verir. Zn süngerlerinin mekanik ve elektrokimyasal özellikleri, değişen Zn-porogen kütle oranı, N2 ve hava altında ısıtma süresi ve Zn ve porojen parçacıklarının boyutu ve şekli ile ayarlanabilir.

<table><tbody><tr><td>Corn starch</td><td>Argo</td><td>Not applicable</td><td>This acts as a porogen and viscosity-enhancing agent.</td></tr><tr><td>Decane</td><td>MilliporeSigma</td><td>D901</td><td></td></tr><tr><td>Medium viscosity water-soluble carboxymethyl cellulose (CMC) sodium salt</td><td>MilliporeSigma</td><td>C4888-500G</td><td>This CMC acts primarily as a viscosity-enhancing agent.</td></tr><tr><td>Overhead stirrer</td><td>Caframo Lab Solutions</td><td>BDC3030</td><td></td></tr><tr><td>Small cylindrical models for Zn sponges</td><td>VWR</td><td>66014-358</td><td>The caps of the vials can be used as molds.</td></tr><tr><td>Sodium dodecyl sulfate</td><td>MilliporeSigma</td><td>436143</td><td></td></tr><tr><td>Water-insoluble IonSep CMC 52 preswollen carboxymethyl cellulose resin</td><td>BIOpHORETICS</td><td>B45019.01</td><td>This CMC acts as a porogen and viscosity-enhancing agent.</td></tr><tr><td>Zn powder</td><td>EverZinc</td><td>Custom order</td><td></td></tr></tbody></table>

zinc-sponge battery electrodes that suppress dendrites

Şarj edilebilir çinko piller için dendrit oluşumunu ve şekil değişimini baskılayan çinko-sünger elektrotlar oluşturmak için iki yöntem rapor ediyoruz. Her iki yöntem de çinko parçacıkları, organik porojen ve viskozite artırıcı maddeden yapılmış bir macun oluşturarak karakterize edilir. Atıl gaz altında ısıtma sırasında, çinko parçacıkları birbirine tavlar ve porojen ayrışır; hava altında, çinko kaynaşır ve artık organik yanar, açık hücreli metal köpük veya sünger verir. Çinko-porojen kütle oranını, inert gaz ve hava altında ısıtma süresini ve çinko ve porojen parçacıklarının boyutunu ve şeklini değiştirerek çinko süngerlerinin mekanik ve elektrokimyasal özelliklerini ayarlıyoruz. Bildirilen yöntemlerin bir avantajı, çinko-sünger mimarisini ince ayar yapma yetenekleridir. Çinko ve porojen parçacıklarının seçilen boyutu ve şekli gözenek yapısının morfolojisini etkiler. Bir sınırlama, ortaya çıkan süngerlerin düşük hacimli çinko fraksiyonlarında düşük mekanik mukavemetle sonuçlanan düzensiz gözenek yapılarına sahip olmasıdır (%<30). Bu çinko-sünger elektrotlar için uygulamalar arasında şebeke depolama, kişisel elektronik, elektrikli araçlar ve elektrikli havacılık için piller bulunur. Kullanıcılar, çinko-sünger elektrotların ayırıcı delici dendritler oluşmadan teknolojik olarak ilgili oranlarda ve areal kapasitelerde% 40'a kadar deşarj derinliğine kadar döngüye sahip olmasını bekleyebilirler.

Elde edilen, tamamen ısıl işlem görmüş, emülsiyon bazlı Zn süngerleri 2,8 g⭐cm–3 yoğunluktayken sulu bazlı süngerler 3,3 g⭐cm–3'eyaklaşır. Hava altında ısıtma sırasında, Zn yüzeylerinde 0,5–1,0 μm kalınlığında olması gereken bir ZnO tabakası oluşur (tarama elektron mikroskopisi kullanılarak gözlenir)5. Elde edilen süngerlerdeki katı% 72 Zn (emülsiyon versiyonu) veya% 78 Zn (sulu versiyon) olmalıdır ve geri kalanı ZnO (X-ışını ...

Watch this Scientific Journal Video about Zinc-Sponge Battery Electrodes that Suppress Dendrites at JoVE.com

Zinc-Sponge Battery Electrodes that Suppress Dendrites

Bildirilen protokollerin amacı, nikel-çinko veya çinko-hava gibi çinko pillerdeki dendritleri ve şekil değişimini baskılayan şarj edilebilir çinko-sünger elektrotlar oluşturmaktır.

Dendritleri Bastıran Çinko-Sünger Pil Elektrotları

We report two methods to create zinc-sponge electrodes that suppress dendrite formation and shape change for rechargeable zinc batteries. Both methods are ...

zinc-sponge-battery-electrodes-that-suppress-dendrites

Research

JoVE Journal

Chemistry

4.3K Görüntüleme.  U.S. Naval Research Laboratory, Washington, DC, 20375, United States. Bildirilen protokollerin amacı, nikel-çinko veya çinko-hava gibi çinko pillerdeki dendritleri ve şekil değişimini baskılayan şarj edilebilir çinko-sünger elektrotlar oluşturmaktır.

Video: Zinc-Sponge Battery Electrodes that Suppress Dendrites

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.

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

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

Mühendislik

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

VB Fabrikasyon<sub&gt; 2</subElektrokimyasal Test için&gt; / Hava Hücreleri

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

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

Sinkrotron Radyasyon Teknikleri Kullanarak Lityum İyon ve Sodyum iyon piller için elektrot Malzemelerin Karakterizasyonu

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

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.

Yerinde Nötron Toz Kırınım olarak Ismarlama Lityum-iyon Piller kullanma

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

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent of lithium-ion batteries, researchers have known that the lithium metal anode has the highest theoretical energy density of any anode material. However, rechargeable batteries containing a lithium metal anode are not widely used in consumer products because the growth of lithium dendrites from the anode upon charging of the battery causes premature cell failure by short circuit. Lithium dendrites can also form in commercial lithium-ion batteries with graphite anodes if they are improperly charged. We demonstrate that lithium dendrite growth can be studied using synchrotron-based hard X-ray microtomography. This non-destructive imaging technique allows researchers to study the growth of lithium dendrites, in addition to other morphological changes inside batteries, and subsequently develop methods to extend battery life.

Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.

Sinkrotron merkezli Sert X-ışını Microtomography kullanılması Akü Arıza Analizi

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Non-aqueous Electrode Processing and Construction of Lithium-ion Coin Cells

Research into new and improved materials to be utilized in lithium-ion batteries (LIB) necessitates an experimental counterpart to any computational analysis. Testing of lithium-ion batteries in an academic setting has taken on several forms, but at the most basic level lies the coin cell construction. In traditional LIB electrode preparation, a multi-phase slurry composed of active material, binder, and conductive additive is cast out onto a substrate. An electrode disc can then be punched from the dried sheet and used in the construction of a coin cell for electrochemical evaluation. Utilization of the potential of the active material in a battery is critically dependent on the microstructure of the electrode, as an appropriate distribution of the primary components are crucial to ensuring optimal electrical conductivity, porosity, and tortuosity, such that electrochemical and transport interaction is optimized. Processing steps ranging from the combination of dry powder, wet mixing, and drying can all critically affect multi-phase interactions that influence the microstructure formation. Electrochemical probing necessitates the construction of electrodes and coin cells with the utmost care and precision. This paper aims at providing a step-by-step guide of non-aqueous electrode processing and coin cell construction for lithium-ion batteries within an academic setting and with emphasis on deciphering the influence of drying and calendaring.

Non-aqueous electrode processing is central to the construction of coin cells and the evaluation of new electrode chemistries for lithium-ion batteries. A step-by-step guide to the basic practices needed as an electrochemical engineer working with batteries in an academic experimental setting is furnished.

Lityum-ion Coin Hücrelerinin Susuz Elektrot İşleme ve İnşaat

Research into new and improved materials to be utilized in lithium-ion batteries (LIB) necessitates an experimental counterpart to any computational ...

In Situ Lithiated Reference Electrode: Four Electrode Design for In-operando Impedance Spectroscopy

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate multiple processes responsible for long-term performance decay. Given the complexity of physical processes occurring inside the cell, it is often challenging to achieve a full understanding of the root causes of this performance degradation. This difficulty arises in part from the fact that any electrochemical measurement of a battery will return the combined contributions of all components in the cell. Incorporation of a reference electrode can solve part of the problem, as it allows the electrochemical reactions of the cathode and the anode to be individually probed. A variation in the voltage range experienced by the cathode, for example, can indicate alterations in the pool of cyclable lithium ions in the full-cell. The structural evolution of the many interphases existing in the battery can also be monitored, by measuring the contributions of each electrode to the overall cell impedance. Such wealth of information amplifies the reach of diagnostic analysis in Li-ion batteries and provides valuable input to the optimization of individual cell components. In this work, we introduce the design of a test cell able to accommodate multiple reference electrodes, and present reference electrodes that are appropriate for each specific type of measurement, detailing the assembly process in order to maximize the accuracy of the experimental results.

The incorporation of reference electrodes in a Li-ion battery provides valuable information to elucidate degradation mechanisms at high voltages. In this article, we present a cell design that accommodates multiple reference electrodes, along with the assembly steps to assure maximum accuracy of the data obtained in electrochemical measurements.

İn Situ Lithiated referans elektrot: Dört elektrot tasarım operando empedans spektroskopisi için

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate ...

Kimya

Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid based on volatile solar and wind sources. The pressing demand of developing high-performance electrochemical energy storage solutions, i.e., batteries, relies on both fundamental understanding and practical developments from both the academy and industry. The formidable challenge of developing successful battery technology stems from the different requirements for different energy-storage applications. Energy density, power, stability, safety, and cost parameters all have to be balanced in batteries to meet the requirements of different applications. Therefore, multiple battery technologies based on different materials and mechanisms need to be developed and optimized. Incisive tools that could directly probe the chemical reactions in various battery materials are becoming critical to advance the field beyond its conventional trial-and-error approach. Here, we present detailed protocols for soft X-ray absorption spectroscopy (sXAS), soft X-ray emission spectroscopy (sXES), and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments, which are inherently elemental-sensitive probes of the transition-metal 3d and anion 2p states in battery compounds. We provide the details on the experimental techniques and demonstrations revealing the key chemical states in battery materials through these soft X-ray spectroscopy techniques.

Here, we present a protocol for typical experiments of soft X-ray absorption spectroscopy (sXAS) and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) with applications in battery material studies.

Pil ile yumuşak x-ışını soğurma spektroskopisi ve rezonans esnek olmayan x-ışını saçılması kimyada Elemental duyarlı tespiti

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid ...

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.

Üç elektrot madeni para hücre hazırlık ve Electrodeposition analiz için lityum-iyon pil

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

Preparation of Graphene Liquid Cells for the Observation of Lithium-ion Battery Material

In this work, we introduce the preparation of graphene liquid cells (GLCs), encapsulating both electrode materials and organic liquid electrolytes between two graphene sheets, and the facile synthesis of one-dimensional nanostructures using electrospinning. The GLC enables in situ transmission electron microscopy (TEM) for the lithiation dynamics of electrode materials. The in situ GLC-TEM using an electron beam for both imaging and lithiation can utilize not only realistic battery electrolytes, but also the high-resolution imaging of various morphological, phase, and interfacial transitions.

Here, we present a protocol for the fabrication and preparation of a graphene liquid cell for in situ transmission electron microscopy observation, along with a synthesis of electrode materials and electrochemical battery cell tests.

Lityum-iyon pil malzeme gözlenmesi için Graphene sıvı hücreleri hazırlanması

In this work, we introduce the preparation of graphene liquid cells (GLCs), encapsulating both electrode materials and organic liquid electrolytes between ...