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

Vi ønsker å takke for støtten fra Keramikk programmet i Divisjon for Materials Research av US National Science Foundation, under tilskuddet nei. DMR-1006515 (program leder, Dr. Lynnette D. Madsen).

1. Utarbeidelse av en Working elektrode <ol><li> Lag en blanding av ~ 6 wt. % Polyvinylidene fluorid (PVDF) ringperm i N-metyl-2-pyrrolidone (NMP). </li><li> Vei 80 wt. % Aktivt materiale (LiCoO 2 i dette tilfellet) og 10 wt. % C svart (acetylen, 99,9 +%) og deretter blande dem i en vortex i 1 min. </li><li> Legg NMP-bindemiddel blanding slik at bindemiddelet utgjør 10 wt. % Av den totale vekten av blandingen. </li><li> Overfør over blandingen i en liten hetteglass og bland i vortex mikseren ved maksimalt...

<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>

Etter vår erfaring er det mest kritiske trinnet i utarbeidelsen av arbeids elektroden lage gode slam med konsistens. Som vist i figur 4, kan overskytende NMP i slurry resultere i en sprukket belegg, mens utilstrekkelig NMP kan resultere i en porøs overflate. I arbeidet presenteres her, er CR2032 mynt celle saker som er 20 mm i diameter brukt. Det bør bemerkes at klokkebatteri tilfeller av forskjellige størrelser kan brukes, der elektroden størrelsene bør varieres deretter. Under celle montering, a...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn på reagensen </td><td> Firma </td><td> Katalognummer </td></tr><tr><td> Poly (vinylidene fluorid) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 182702 </td></tr><tr><td> 1-Methyl-2-pyrrolidinone, 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> Sot, acetylen, 99,9 +% </td><td> Alfa Aesar </td><td> 39724 </td></tr><tr><td> LiPF 6 i EC: DMC: desember </td><td> MTI Corporation </td><td> EQ-Be-LiPF6 </td></tr><tr><td> Celgard separator </td><td> Celgard </td><td> C480 </td></tr><tr><td> Analog Vortex Mixer </td><td> VWR </td><td> 58816-121 </td></tr><tr><td> Vakuum ovn </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Vakuumpumpe </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Hydraulisk trykk </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Coin celle saken </td><td> MTI Corporation </td><td> EQ-CR2032-CASE-304 </td></tr><tr><td> Vår og spacer </td><td> MTI Corporation </td><td> EQ-CR20SprSpa-304 </td></tr><tr><td> Hanskerom </td><td> mBraun </td><td> Unilab </td></tr><tr><td> Batteritester </td><td> Arbin Instrumenter </td><td> BT2143 </td></tr></tbody></table>

construction and testing of coin cells of lithium ion batteries

Oppladbare lithium ion batterier har brede programmer i elektronikk, der kundene alltid kreve mer kapasitet og lengre levetid. Lithium ion-batterier har også blitt vurdert å bli brukt i elektriske og hybrid biler 1 eller enda strømnettet stabiliseringsoperasjoner systemer 2. Alle disse programmene simulere en dramatisk økning i forskning og utvikling av batteri materialer 3-7, inkludert nye materialer 3,8, doping 9, nanostrukturering 10-13, belegg eller overflate modifikasjoner 14-17 og romanen permer 18. Følgelig har et økende antall fysikere, kjemikere og materialer forskere nylig våget seg inn på området. Coin celler er mye brukt i forskningslaboratorier for å teste nye batteri materialer, selv for forskning og utvikling som mål store og kraftige programmer, blir liten mynt cellene ofte brukt for å teste kapasitet og hastighet mulighetene inye materialer i den innledende fasen. I 2010 startet vi en National Science Foundation (NSF) sponset forskningsprosjekt for å undersøke overflaten adsorpsjon og disordering i batteriet materialer (Grant nei. DMR-1006515). I den innledende fasen av dette prosjektet, har vi kjempet for å lære teknikker for montering og testing mynt celler, som ikke kan oppnås uten en rekke hjelp av andre forskere i andre universiteter (gjennom hyppige samtaler, e-post utveksling og to befaringer). Dermed føler vi at det er gunstig å dokumentere, både tekst og video, en protokoll for montering og testing av en mynt celle, som vil hjelpe andre nye forskere på dette feltet. Dette arbeidet representerer &quot;Bredere impact&quot; aktivitetene våre NSF prosjekt, og det vil også bidra til å utdanne og inspirere studenter. I denne videoen artikkelen, dokumentere vi en protokoll for å sette sammen en CR2032 mynt celle med en LiCoO to jobber elektrode, et Li teller elektrode,og (den mest brukte) polyvinylidene fluorid (PVDF) bindemiddel. For å sikre nye elever til lett gjenta protokollen, holder vi protokollen som konkret og tydelig som vi kan. Det er imidlertid viktig å merke seg at i konkrete forsknings-og utviklingsarbeid, mange parametere vedtatt her kan varieres. Først kan man lage mynt celler i ulike størrelser og teste jobbe elektroden mot en disk elektrode annet enn Li. Second, lagt til mengder C svart og bindemiddel i de arbeidende elektrodene er ofte varierte å passe bestemt formål av forskning, for eksempel, ble store mengder C svart eller inert pulver lagt til arbeiderklassen elektroden til å teste den &quot;indre&quot; ytelse av katoden materialer 14. Tredje, bedre bindemidler (annet enn PVDF) har også utviklet og brukt 18. Endelig kan andre typer elektrolytter (i stedet for LiPF 6) også brukes, faktisk, vil visse høyspente elektroder materialer krever bruk av spesielle 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

En protokoll for å konstruere og teste Knappcelle av litium ion-batterier er beskrevet. De spesifikke prosedyrer for å lage en fungerende elektrode, forbereder en teller elektrode, montering en celle i en hanskerommet og testing cellen blir presentert.

Bygging og testing av Knappcelle av litium ion-batterier

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 av elektrodematerialer for Lithium Ion og Sodium Ion batterier Bruke Synchrotron Radiation Teknikker

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 Powder Diffraksjon Bruke Spesiallagde Lithium-ion batterier

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

Artsdannelse og biotilgjengelighet Målinger av Miljø Plutonium Bruke Diffusion i 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

Ikke-vandig elektrode Processing og konstruksjon av Lithium-ion Knappcelle

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

Syntese av ioniske væsken elektrolytter, Montering av Li-ion-batterier, og Målinger av ytelse ved høy temperatur

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

Fokusert Ion strålen fabrikasjon av LiPON-baserte SSD litium-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 ...

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

Tre elektrode mynt celle forberedelse og elektrodeposisjon analyser for litium-ion batterier

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

Uttrykk for sementbaserte Pore løsning og analyse av dens kjemiske sammensetning og resistivitet bruker X-ray fluorescens

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

Utarbeidelse av Graphene væske celler for observasjon av litium-ion batteri materiale

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

Fabrikasjon av Surface Acoustic Wave-enheter på Litium 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 ...