Name: construction and testing of coin cells of lithium ion batteries
Uploaded: 2012-08-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries at JoVE.com

We dankbaar erkennen de steun van het Keramiek-programma in afdeling Materials Research van de Amerikaanse National Science Foundation, onder de subsidie ​​niet. DMR-1006515 (programma manager, Dr Lynnette D. Madsen).

1. Voorbereiding van een werkende elektrode <ol><li> Een mengsel van ~ 6 gew. % Polyvinylideenfluoride (PVDF) bindmiddel in N-methyl-2-pyrrolidon (NMP). </li><li> Weeg 80 gew. % Actief materiaal (LiCoO 2 in dit geval) en 10 gew. % C zwart (acetyleen, 99,9 +%) en meng ze in een vortex 1 minuut. </li><li> Voeg NMP-bindmiddelmengsel zodanig dat het bindmiddel 10 gew vormt. % Van het totale gewicht van het mengsel. </li><li> Breng het bovengenoemde mengsel in een glazen flesje en laat de vortex mixer maximale r...

<ol>
	<li>Cairns, E. J., Albertus, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Batteries+for+Electric+and+Hybrid-Electric+Vehicles.">Batteries for Electric and Hybrid-Electric Vehicles.</a> Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 1, 299-320 (2010).</li><li>Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Energy+Storage+for+the+Grid:+A+Battery+of+Choices.">Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices.</a> Science. 334, 928-935 (2011).</li><li>Goodenough, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cathode+materials:+A+personal+perspective.">Cathode materials: A personal perspective.</a> J. Power Sources. 174, 996-1000 (2007).</li><li>Yamada, A., Chung, S. C., Hinokuma, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+LiFePO4+for+lithium+battery+cathodes.">Optimized LiFePO4 for lithium battery cathodes.</a> Journal of the Electrochemical Society. 148, A224-A229 (2001).</li><li>Whittingham, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithium+batteries+and+cathode+materials.">Lithium batteries and cathode materials.</a> Chemical Reviews. 104, 4271-4301 (2004).</li><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, 359-367 (2001).</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+Li+Batteries.">Challenges for Rechargeable Li Batteries.</a> Chemical Materials. 22, 587-603 (2010).</li><li>Ceder, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+cathode+materials+for+lithium+batteries+guided+by+first-principles+calculations.">Identification of cathode materials for lithium batteries guided by first-principles calculations.</a> Nature. 392, 694-696 (1998).</li><li>Chung, S. Y., Bloking, J. T., Chiang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronically+conductive+phospho-olivines+as+lithium+storage+electrodes.">Electronically conductive phospho-olivines as lithium storage electrodes.</a> Nature Materials. 1, 123-128 (2002).</li><li>Bruce, P. G., Scrosati, B., Tarascon, J. M. <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> Angewandte Chemie-International Edition. 47, 2930-2946 (2008).</li><li>Arico, A. S., Bruce, P., Scrosati, B., Tarascon, J. M., Van Schalkwijk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+materials+for+advanced+energy+conversion+and+storage+devices.">Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices.</a> Nature Materials. 4, 366-377 (2005).</li><li>Hochbaum, A. I., Yang, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconductor+Nanowires+for+Energy+Conversion.">Semiconductor Nanowires for Energy Conversion.</a> Chemical Reviews. 110, 527-546 (2010).</li><li>Wang, Y., Cao, G. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developments+in+nanostructured+cathode+materials+for+high-performance+lithium-ion+batteries.">Developments in nanostructured cathode materials for high-performance lithium-ion batteries.</a> Advanced Materials. 20, 2251-2269 (2008).</li><li>Kang, B., Ceder, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Battery+materials+for+ultrafast+charging+and+discharging.">Battery materials for ultrafast charging and discharging.</a> Nature. 458, 190-193 (2009).</li><li>Liu, J., Manthiram, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+Electrochemical+Performance+of+the+5+V+Spinel+Cathode+LiMn1.5Ni0.42Zn0.08O4+by+Surface+Modification.">Improved Electrochemical Performance of the 5 V Spinel Cathode LiMn1.5Ni0.42Zn0.08O4 by Surface Modification.</a> Journal of the Electrochemical Society. 156, A66-A72 (2009).</li><li>Kayyar, A., Qian, H. J., Luo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+adsorption+and+disordering+in+LiFePO4+based+battery+cathodes.">Surface adsorption and disordering in LiFePO4 based battery cathodes.</a> Applied Physics Letters. 95, (2009).</li><li>Sun, K., Dillon, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanism+for+the+improved+rate+capability+of+cathodes+by+lithium+phosphate+surficial+films.">A mechanism for the improved rate capability of cathodes by lithium phosphate surficial films.</a> Electrochemistry Communications. 13, 200-202 (2011).</li><li>Kovalenko, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Major+Constituent+of+Brown+Algae+for+Use+in+High-Capacity+Li-Ion+Batteries.">A Major Constituent of Brown Algae for Use in High-Capacity Li-Ion Batteries.</a> Science. 333, 75-79 (2011).</li></ol>

In onze ervaring, is de meest kritische fase in de voorbereiding van de werkende elektrode het maken van goede slurries met consistentie. Zoals getoond in figuur 4 kan dan NMP in de slurry leidt tot een gekraakte coating, terwijl voldoende NMP kan een poreuze bekleding. In de hier gepresenteerde werk, zijn platte batterij CR2032 gevallen dat 20 mm in diameter gebruikt. Opgemerkt dat knoopcel gevallen van verschillende grootte worden gebruikt, waarbij de elektrode afmetingen dienovereenkomstig worden gev...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het serum </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td></tr><tr><td> Poly (vinylideenfluoride) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 182702 </td></tr><tr><td> 1-Methyl-2-pyrrolidinon, 99,5% </td><td> Alfa Aesar </td><td> 31903 </td></tr><tr><td> LiCoO 2 </td><td> Alfa Aesar </td><td> 42090 </td></tr><tr><td> Carbon black, acetyleen, 99,9 +% </td><td> Alfa Aesar </td><td> 39724 </td></tr><tr><td> LiPF 6 in EC: DMC: DEC </td><td> MTI Corporation </td><td> EQ-Be-LiPF6 </td></tr><tr><td> Celgard scheidingsteken </td><td> Celgard </td><td> C480 </td></tr><tr><td> Analoge Vortex Mixer </td><td> VWR </td><td> 58816-121 </td></tr><tr><td> Vacuüm oven </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Vacuümpomp </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Hydraulische pers </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Knoopcel geval </td><td> MTI Corporation </td><td> EQ-CR2032-CASE-304 </td></tr><tr><td> Lente en spacer </td><td> MTI Corporation </td><td> EQ-CR20SprSpa-304 </td></tr><tr><td> Glovebox </td><td> mBraun </td><td> UNILAB </td></tr><tr><td> Batterij tester </td><td> Arbin Instrumenten </td><td> BT2143 </td></tr></tbody></table>

construction and testing of coin cells of lithium ion batteries

Oplaadbare lithium-ion batterijen hebben een brede toepassingen in de elektronica, waar klanten altijd vragen om meer capaciteit en een langere levensduur. Lithiumionbatterijen werden onderzocht om te worden gebruikt in elektrische en hybride voertuigen 1 of elektriciteitsnet stabilisatiesystemen 2. Al deze applicaties te simuleren een dramatische toename in het onderzoek en de ontwikkeling van accu materialen 3-7, met inbegrip van nieuwe materialen 3,8, doping 9, nanostructurering 10-13, coatings of oppervlakmodificaties 14-17 en nieuwe bindmiddelen 18. Daarom hebben steeds meer fysici, chemici en materialen wetenschappers onlangs waagde in dit gebied. Coin cellen worden veel gebruikt in onderzoekslaboratoria om nieuwe batterij materialen te testen, zelfs voor het onderzoek en de ontwikkeling die zich richten op grote schaal en krachtige applicaties, kleine knoopcellen worden vaak gebruikt om de capaciteiten en mogelijkheden van de snelheid te testennieuwe materialen in de eerste fase. In 2010 zijn we begonnen met een National Science Foundation (NSF) gesponsord onderzoek naar de oppervlakte adsorptie en ontregelen in de batterij materialen (geen subsidie. DMR-1006515) te onderzoeken. In de eerste fase van dit project, hebben we moeite om de technieken van het assembleren en testen van knoopcellen, die niet kan worden bereikt zonder veel hulp van andere onderzoekers in andere universiteiten (door middel van frequente gesprekken, e-mail uitwisselingen en twee bezoeken ter plaatse) te leren. Zo zijn wij van mening dat het nuttig is om, te documenteren door zowel tekst als video, een protocol van het assembleren en testen van een munt cel, die andere nieuwe onderzoekers zal helpen op dit gebied. Deze inspanning vertegenwoordigt de &quot;bredere impact&quot; activiteiten van onze NSF project, en het zal ook helpen op te voeden en inspireren studenten. In deze video artikel gaan we documenteren van een protocol bij een CR2032 knoopcel monteren met een LiCoO 2 werkdagen elektrode, een Li tegenelektrode,en (meestal gebruikt) polyvinylideenfluoride (PVDF) bindmiddel. Om ervoor te zorgen nieuwe cursisten gemakkelijk te herhalen van het protocol, houden we het protocol zo specifiek en expliciet als we kunnen. Het is echter belangrijk op te merken dat in specifieke onderzoeks-en ontwikkelingswerk, veel parameters hier aangenomen kan worden gevarieerd. Ten eerste kan een te maken knoopcellen van verschillende grootte en testen van de werkende elektrode tegen een tegenelektrode anders dan Li. Ten tweede, de hoeveelheden C zwart bindmiddel toegevoegd aan de werkende elektroden vaak gevarieerd om het specifieke doel van het onderzoek voldoen, bijvoorbeeld grote hoeveelheden C zwarte of inert poeder werden toegevoegd aan de werkzame elektrode naar de &quot;intrinsieke&quot; prestaties testen kathode materiaal 14. Derde beter bindmiddelen (andere dan PVDF) zijn ontwikkeld en gebruikt 18. Tenslotte kunnen andere elektrolyten (in plaats van LiPF 6) worden gebruikt, in feite bepaalde hoge spanning elektrodemateriaal vereist het gebruik van speciale electrolytes 7.

Watch this Scientific Journal Video about Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries at JoVE.com

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Een protocol op te bouwen en te testen knoopcellen van lithium-ion batterijen wordt beschreven. De specifieke procedures maken van een werkzame elektrode, aan een tegenelektrode, het samenstellen van een cel in een handschoenkast en testen van de cel worden aangebracht.

Bouw en testen van Coin Cellen van Lithium Ion batterijen

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Karakterisering van elektrode materialen voor lithium-ion en Natrium ion accu&#39;s met synchrotron straling Technieken

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

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

In Situ Neutron poederdiffractie behulp Maatwerk Lithium-ion batterijen

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

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

Speciatie en biologische beschikbaarheid Metingen van Milieu Plutonium gebruik van Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

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

Niet-waterige elektrode Verwerking en constructie van 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 ...

Synthesis of Ionic Liquid Based Electrolytes, Assembly of Li-ion Batteries, and Measurements of Performance at High Temperature

Synthese van ionische vloeistof Based Elektrolyten, Assemblee van Li-ion batterijen, en metingen van de prestaties bij hoge temperatuur

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion ...

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

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

Gerichte Ion Beam fabricage van LiPON gebaseerde Solid-state Lithium-ion Nanobatteries voor het testen van In Situ

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

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

Drie-elektrode Coin Cell voorbereiding en Electrodeposition Analytics voor Lithium-ion batterijen

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

Expression of Cementitious Pore Solution and the Analysis of Its Chemical Composition and Resistivity Using X-ray Fluorescence

Uitdrukking van cementgebonden porie oplossing en de analyse van de chemische samenstelling en de soortelijke weerstand, met behulp van Röntgen fluorescentie

The goal of this method is to determine the chemical composition and electrical resistivity of cementitious pore solution expressed from a fresh paste ...

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

Voorbereiding van grafeen vloeistof cellen voor de waarneming van Lithium-ion batterij materiaal

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

Fabrication of Surface Acoustic Wave Devices on Lithium Niobate

Fabricage van Surface Acoustic Wave-apparaten op lithium niobate

Manipulation of fluids and particles by acoustic actuation at small scale is aiding the rapid growth of lab-on-a-chip applications. Megahertz-order ...