Name: three-electrode coin cell preparation and electrodeposition analytics for lithium-ion batteries
Uploaded: 2018-05-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries at JoVE.com

תמיכה כספית מהתוכנית שותפות מחקר באוניברסיטת טקסס מכשירים (TI) הוא הודה בהכרת תודה. המחברים גם בהכרת תודה להכיר את הסיוע של צ'ין-Fan חן מן האנרגיה, התחבורה מדעי מעבדה, הנדסת מכונות, טקסס A & M האוניברסיטה, במשך השלב ההתחלתי של עבודה זו.

1. הפניה אלקטרודה והכנות מפריד
<ol><li>
הפניה אלקטרודה הכנה
	<ol>
<li>
הכנה תיל
		<ol>
<li>חתך אורך 120 מ אחד של גודל 32 AWG (0.202 מ"מ קוטר) אמייל חוט הנחושת. הערה: כל חוט יהפוך 1 אלקטרודה הפניה, ייעשה שימוש בתא אלקטרודה 3 1.</li>
			<li>מקם קצה אחד של החוט מכבש מעבדה. לחץ בעדינות כ 10 מ מ של חוט בקצה אח...

<ol>
	<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 (10), 4271-4301 (2004).</li><li>Schipper, F., Aurbach, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Brief+Review:+Past,+Present+and+Future+of+Lithium+Ion+Batteries.">A Brief Review: Past, Present and Future of Lithium Ion Batteries.</a> Russian Journal of Electrochemistry. 52 (12), 1095-1121 (2016).</li><li>Stein, M., Chen, C. F., Robles, D. J., Rhodes, C., Mukherjee, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-aqueous+Electrode+Processing+and+Construction+of+Lithium-ion+Coin+Cells.">Non-aqueous Electrode Processing and Construction of Lithium-ion Coin Cells.</a> Journal of Visualized Experiments. (108), e53490 (2016).</li><li>Juarez-Robles, D., Chen, C. F., Barsoukov, Y., Mukherjee, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+Evolution+Characteristics+in+Lithium-Ion+Batteries.">Impedance Evolution Characteristics in Lithium-Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 164 (4), 837-847 (2017).</li><li>Wu, Q. W., Lu, W. Q., Prakash, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+commercial+size+cylindrical+Li-ion+cell+with+a+reference+electrode.">Characterization of a commercial size cylindrical Li-ion cell with a reference electrode.</a> Journal of Power Sources. 88 (2), 237-242 (2000).</li><li>Wu, M. S., Chiang, P. C. J., Lin, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+investigations+on+advanced+lithium-ion+batteries+by+three-electrode+measurements.">Electrochemical investigations on advanced lithium-ion batteries by three-electrode measurements.</a> Journal of the Electrochemical Society. 152 (1), 47-52 (2005).</li><li>Jansen, A. N., Dees, D. W., Abraham, D. P., Amine, K., Henriksen, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+study+of+lithium-ion+cells+using+a+LiySn+micro-reference+electrode.">Low-temperature study of lithium-ion cells using a LiySn micro-reference electrode.</a> Journal of Power Sources. 174 (2), 373-379 (2007).</li><li>Belt, J. R., Bernardi, D. M., Utgikar, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+Use+of+a+Lithium-Metal+Reference+Electrode+in+Aging+Studies+of+Lithium-Ion+Batteries.">Development and Use of a Lithium-Metal Reference Electrode in Aging Studies of Lithium-Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 161 (6), 1116-1126 (2014).</li><li>McTurk, E., Birkl, C. R., Roberts, M. R., Howey, D. A., Bruce, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimally+Invasive+Insertion+of+Reference+Electrodes+into+Commercial+Lithium-Ion+Pouch+Cells.">Minimally Invasive Insertion of Reference Electrodes into Commercial Lithium-Ion Pouch Cells.</a> Ecs Electrochemistry Letters. 4 (12), 145-147 (2015).</li><li>Garcia, G., Schuhmann, W., Ventosa, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Three-Electrode,+Battery-Type+Swagelok+Cell+for+the+Evaluation+of+Secondary+Alkaline+Batteries:+The+Case+of+the+Ni-Zn+Battery.">A Three-Electrode, Battery-Type Swagelok Cell for the Evaluation of Secondary Alkaline Batteries: The Case of the Ni-Zn Battery.</a> Chemelectrochem. 3 (4), 592-597 (2016).</li><li>Solchenbach, S., Pritzl, D., Kong, E. J. Y., Landesfeind, J., Gasteiger, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Gold+Micro-Reference+Electrode+for+Impedance+and+Potential+Measurements+in+Lithium+Ion+Batteries.">A Gold Micro-Reference Electrode for Impedance and Potential Measurements in Lithium Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 163 (10), 2265-2272 (2016).</li><li>Waldmann, T., 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=Interplay+of+Operational+Parameters+on+Lithium+Deposition+in+Lithium-Ion+Cells:+Systematic+Measurements+with+Reconstructed+3-Electrode+Pouch+Full+Cells.">Interplay of Operational Parameters on Lithium Deposition in Lithium-Ion Cells: Systematic Measurements with Reconstructed 3-Electrode Pouch Full Cells.</a> Journal of the Electrochemical Society. 163 (7), 1232-1238 (2016).</li><li>Costard, J., Ender, M., Weiss, M., Ivers-Tiffee, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Electrode+Setups+for+Lithium-Ion+Batteries+II.+Experimental+Study+of+Different+Reference+Electrode+Designs+and+Their+Implications+for+Half-Cell+Impedance+Spectra.">Three-Electrode Setups for Lithium-Ion Batteries II. Experimental Study of Different Reference Electrode Designs and Their Implications for Half-Cell Impedance Spectra.</a> Journal of the Electrochemical Society. 164 (2), 80-87 (2017).</li><li>Dees, D. W., Jansen, A. N., Abraham, 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=Theoretical+examination+of+reference+electrodes+for+lithium-ion+cells.">Theoretical examination of reference electrodes for lithium-ion cells.</a> Journal of Power Sources. 174 (2), 1001-1006 (2007).</li><li>Ender, M., Weber, A., Ivers-Tiffee, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Three-Electrode+Setups+for+AC-Impedance+Measurements+on+Lithium-Ion+Cells+by+FEM+simulations.">Analysis of Three-Electrode Setups for AC-Impedance Measurements on Lithium-Ion Cells by FEM simulations.</a> Journal of the Electrochemical Society. 159 (2), 128-136 (2012).</li><li>La Mantia, F., Wessells, C. D., Deshazer, H. D., Cui, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliable+reference+electrodes+for+lithium-ion+batteries.">Reliable reference electrodes for lithium-ion batteries.</a> Electrochemistry Communications. 31, 141-144 (2013).</li><li>Nakahara, K., Nakajima, R., Matsushima, T., Majima, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+particulate+Li4Ti5O12+having+excellent+characteristics+as+an+electrode+active+material+for+power+storage+cells.">Preparation of particulate Li4Ti5O12 having excellent characteristics as an electrode active material for power storage cells.</a> Journal of Power Sources. 117 (1-2), 131-136 (2003).</li><li>Shi, Y., Wen, L., Li, F., Cheng, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanosized+Li4Ti5O12/graphene+hybrid+materials+with+low+polarization+for+high+rate+lithium+ion+batteries.">Nanosized Li4Ti5O12/graphene hybrid materials with low polarization for high rate lithium ion batteries.</a> Journal of Power Sources. 196 (20), 8610-8617 (2011).</li><li>Dolle, M., Orsini, F., Gozdz, A. S., 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=Development+of+reliable+three-electrode+impedance+measurements+in+plastic+Li-ion+batteries.">Development of reliable three-electrode impedance measurements in plastic Li-ion batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 148 (8), 851-857 (2001).</li><li>Zaghib, K., Simoneau, M., Armand, M., Gauthier, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+study+of+Li4Ti5O12+as+negative+electrode+for+Li-ion+polymer+rechargeable+batteries.">Electrochemical study of Li4Ti5O12 as negative electrode for Li-ion polymer rechargeable batteries.</a> Journal of Power Sources. 81, 300-305 (1999).</li><li>Delacourt, C., Ridgway, P. L., Srinivasan, V., Battaglia, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+and+Simulations+of+Electrochemical+Impedance+Spectroscopy+of+a+Three-Electrode+Coin+Cell+Design+for+Li-Ion+Cell+Testing.">Measurements and Simulations of Electrochemical Impedance Spectroscopy of a Three-Electrode Coin Cell Design for Li-Ion Cell Testing.</a> Journal of the Electrochemical Society. 161 (9), 1253-1260 (2014).</li></ol>

תא לחץ לחיצה ממלא תפקיד חשוב שיעור ההצלחה של הכנה והן תאים עבודה. אם התא הוא מסולסל, בלחץ גבוה מדי (> 800 psi), האלקטרודה הפניה יכול להפוך קיצרה עם הכיפה תא בשל ההתייחסות חוט מיקום שביניהם את הכובע, את האטם. שים לב הכבל מעבר ממשק זה הוא דרישה כדי ליצור חיבור בין האלקטרודה הפניה לקרוא למכשיר מדידה ?...

למרות המקור של סוללות ליתיום יכול להיות נעוצים באורח שרירותי רחוק אל העבר, ייצור בקנה מידה גדול ואת המסחור של רבים של היום נפוץ סוללות ליתיום שנמצאו החל בשנות ה-80. רבים מן החומרים שפותחו במהלך תקופה זו, למשל להיות קובלט תחמוצת ליתיום (LiCoO2), מצויים עדיין נפוץ השימוש היום1. מחקרים רבים הנוכחי כבר התמקדו לקראת פיתוח שונות מבנים תחמוצת מתכת אחרים, עם כמה דגש לקראת צמצום או ביטול השימוש של קובלט במקום אחרים עלות נמוכה יותר, מתכות שפיר יותר לסביבה, כגון מנגן או ניקל2. בנוף המשתנה ללא הרף של חומרים בשימוש בסוללות ליתיום מחייבת שיטה יעילה ומדויקת של אפיון שלהם ביצועים ובטיחות. כי הפעולה של הסוללה כל כרוך אלקטרוכימי התגובה בשילוב של שתי האלקטרודות חיוביים ושליליים, סוללות אלקטרודה שני טיפוסי נופל קצר של היכולת לאפיין את האלקטרודות באופן עצמאי. העדר הבנה עוקבות ואפיון עניים ואז עלול לגרום מצבים מסוכנים או העניים ביצועי הסוללה הכללית בשל נוכחותם של השפלה תופעות. מחקרים קודמים שמטרתן האחדת טכניקות עיבוד טיפוסי תאים שני-אלקטרודה3. שיטה אחת המשפרת על החסרונות של תצורות תא רגיל היא התא 3-אלקטרודה.
מלכודת 3-אלקטרודה היא שיטה אחת הזיווג שבין תגובות שתי אלקטרודות ולספק תובנות רבות יותר על הפיסיקה הבסיסיים של פעולת הסוללה. במלכודת 3-אלקטרודה, אלקטרודה הפניה הוא הציג בנוסף קטודית אנודת. אלקטרודה הפניה זה משמש לאחר מכן כדי למדוד את הפוטנציאל של אנודת ושל קטודית באופן דינמי במהלך המבצע. אין זרמי עבר דרך האלקטרודה הפניה ולפיכך, זה מספק יחיד ויציב אידיאלי, מתח. באמצעות מלכודת 3-אלקטרודה, מתח התא מלא, את הפוטנציאל קטודית, ואת הפוטנציאל אנודת ניתן לאסוף בו זמנית במהלך המבצע. בנוסף מדידות פוטנציאליים, ניתן לאפיין תרומות אימפדנס של האלקטרודות כפונקציה של מצב תא מטען4.
3-אלקטרודה setups שימושיים מאוד ללמוד השפלה תופעות בסוללות ליתיום יון, כגון electrodeposition ממתכת ליתיום, הידוע גם בשם ליתיום ציפוי. קבוצות אחרות יש הציע שלוש-אלקטרודה setups5,6,7,8,9,10,11,12, 13 אבל הם לעיתים קרובות להשתמש המתכת ליתיום יציב מטבעו כהפניה וכוללים מותאם אישית, קשה להרכיב setups שמוביל אמינות מופחת. ליתיום ציפוי מתקיים כאשר במקום intercalating לתוך מבנה אלקטרודה המארח, ליתיום נצבר על פני השטח של המבנה. הפקדות אלו בדרך כלל מניחים המורפולוגיה של שכבה מתכתי אחיד (יחסית) (ציפוי) או מבנים קטנים דנדריטים. ציפוי יכול להיות תופעות הנעות בין גרימת בעיות בטיחות הפגיעה רכיבה על אופניים ביצועים. מנקודת מבט הפנומנולוגי, ציפוי ליתיום מתרחש עקב יכולת של ליתיום intercalate לתוך מבנה אלקטרודה מארח ביעילות. ציפוי נוטה להתרחש בטמפרטורה נמוכה, גבוהה טעינה האלקטרודה גבוהה מדינה תשלום (SOC), קצב, או שילוב של שלושת הגורמים האלה12. בטמפרטורה נמוכה, פעפוע של מצב מוצק בתוך האלקטרודה מופחת, עקב התלות diffusivity ארניוס טמפרטורה. פעפוע של מצב מוצק התחתונה התוצאה הצטברות של ליתיום-הממשק אלקטרודה-אלקטרוליט תצהיר עוקבות של ליתיום. בקצב ההטענה גבוה, מתרחשת תופעה דומה. ליתיום ניסיונות intercalate לתוך מבנה אלקטרודה מהר מאוד אבל לא הצליח, ובכך הוא מצופה. -ואת גבוהה יותר, יש בממוצע שטח קטן יותר עבור הליתיום intercalate לתוך המבנה, ובכך הוא הופך להיות נוח יותר להפקיד על פני השטח.
דנדריטים ליתיום יש חשיבות מיוחדת בשל חשש בטיחות שהם גורמים. אם דנדריטים טופס בתוך תא, קיים פוטנציאל להם לגדול, לנקב את המפריד, ולגרום של קצר פנימי בין אנודת הקתודה. זה קצר פנימי יכול להוביל טמפרטורות מאוד גבוהה מותאם לשפות אחרות האלקטרוליט דליק, שנרשמים runaway תרמי, אפילו פיצוץ של התא. בעיה נוספת הקשורה דנדריט היווצרות היא הגדלת שטח הפנים של ליתיום תגובתי. סוללת ליתיום לאחרונה הופקדו להגיב עם האלקטרוליט וגורמים היווצרות לאטמוספרה (סל) מוגבר אלקטרוליט מוצק, אשר יוביל אובדן יכולת מוגברת וביצועים אופניים המסכן.
סוגיה אחת הקשורים עם העיצוב של מערכת 3-אלקטרודה היא הבחירה של האלקטרודה ההתייחסות המתאימה. לוגיסטיקה הקשורים המיקום והגודל של ההפניה, אלקטרודות חיוביים ושליליים יכול לשחק תפקיד חשוב להשגת תוצאות מדויקות מן המערכת. דוגמה אחת היא כי אי-התאמות של האלקטרודות חיוביים ושליליים במהלך הבנייה התא ואת הקצוות המושפעים וכתוצאה מכך יכול להציג שגיאה בהפניה קריאה14,15. מבחינת בחירת חומרים, האלקטרודה הפניה צריך יש מתח אמינה ויציבה ויש של גבוהה ללא-פולריזביליות. ליתיום מתכת, אשר משמש לעתים קרובות אלקטרודה הפניה על ידי קבוצות מחקר רבות, יש פוטנציאל זה תלוי בסרט משטח פסיבי. הדבר עלול ליצור בעיות כי ניקיתי ולהציג ליתיום בגילאי אלקטרודות פוטנציאל שונים16. זה הופך לבעיה כאשר השפעות ההזדקנות לטווח הארוך נלמדים. מחקר על-ידי. Solchenbach et al. ניסה לחסל חלק מהבעיות יציבות על ידי זהב alloying עם ליתיום ולהשתמש בו בתור שלהם הפניה11. מחקר אחר הביט חומרים שונים כולל חומצה טיטנית ליתיום, אשר נחקרה השפעול ומראה אלקטרוכימי פוטנציאליים מישור טווח גדול סביב V 1.5-1.617 (~ 50% SOC). מישור זה עוזר לשמור על פוטנציאל יציב, במיוחד במקרה של ההפרעות בשוגג למצב של האלקטרודה תשלום. יציבות פוטנציאליים LTO, כולל תוספים מוליך מבוססת על פחמן, נשמר אפילו ב C-תעריפים שונים וטמפרטורות. 18 . זה זה חשוב להדגיש הבחירה של האלקטרודה הפניה היא צעד חשוב בעיצוב התא 3-אלקטרודה
קבוצות מחקר רבות הציעו תא 3-אלקטרודה ניסיוני ההתקנה. . Dolle et al. להשתמש תאים פלסטיק דק עם אלקטרודה הפניה חוט הנחושת ליתיום חומצה טיטנית ללמוד לשינויים עכבה בשל רכיבה על אופניים, אחסון בטמפרטורות גבוהות19. . McTurk et al. המועסקים טכניקה לפיה חוט נחושת מצופה ליתיום הוכנס לתוך תא נרתיק מסחרי, עם המטרה העיקרית היא להדגים את חשיבותה של ההכנסה לא פולשנית טכניקות9. . Solchenbach et al. משמש T-cell ששונה Swagelok-סוג של אלקטרודות מיקרו-הפניה זהב (שהוזכרה לעיל) על עכבה ומדידות פוטנציאליים. 11 . Waldmann ואח שנקטפו אלקטרודות מתאי מסחרי, שיחזר משלהם תאים 3-אלקטרודה נרתיק לשימוש בלימוד התצהיר ליתיום12. . Costard et al. פיתחו של דיור תא 3-אלקטרודה ניסיוני שבאתר כדי לבדוק את האפקטיביות של התייחסות אחרת אלקטרודה חומרים ותצורות13.
רוב קבוצות מחקר אלה להשתמש מטאל טהור ליתיום כהפניה, אשר יכולה חששות עם יציבות וצמיחה סל, במיוחד עם שימוש ארוך טווח. בעיות אחרות כוללות שינויים מורכב ולגזול כיוונונים קיימים או מסחרי. בנייר זה, מוצגת שיטה אמינה וחסכונית עבור בניית שלוש-אלקטרודה li-ion תאים מטבע לבדיקות אלקטרוכימי, כפי שמוצג באיור1. ניתן לבנות תוכנית התקנה זו שלוש-אלקטרודה באמצעות רכיבים תא מטבע רגיל, חוטי נחושת, ליתיום מבוסס חומצה טיטנית הפניה אלקטרודה (ראה איור 2). בשיטה זו אינו דורש שום ציוד מיוחד או שינויים משוכלל, מלווה מעבדה סטנדרטיים סולם הליכים אלקטרוכימי וחומרים של ספקים מסחריים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1225px;" width="1224">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Agate Mortar and Pestle</td>
			<td style="width:163px;">VWR</td>
			<td style="width:147px;">89037-492</td>
			<td style="width:565px;">5 in diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Die Set</td>
			<td style="width:163px;">Mayhew</td>
			<td style="width:147px;">66000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Laboratory Press</td>
			<td style="width:163px;">MTI</td>
			<td style="width:147px;">YLJ-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Analytical Scale</td>
			<td style="width:163px;">Ohaus</td>
			<td style="width:147px;">Adventurer AX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">High-Shear Mixing Device</td>
			<td style="width:163px;">IKA</td>
			<td style="width:147px;">3645000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Argon-filled Glovebox</td>
			<td style="width:163px;">MBraun</td>
			<td style="width:147px;">LABstar</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Hydraulic Crimper</td>
			<td style="width:163px;">MTI</td>
			<td style="width:147px;">MSK-110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Battery Cycler</td>
			<td style="width:163px;">Arbin Instruments</td>
			<td style="width:147px;">BT2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Potentiostat/Galvanostat/EIS</td>
			<td style="width:163px;">Bio-Logic</td>
			<td style="width:147px;">VMP3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Vacuum Oven and Pump</td>
			<td style="width:163px;">MTI</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Copper Wire</td>
			<td style="width:163px;">Remington</td>
			<td style="width:147px;">PN155</td>
			<td>32 AWG</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Glass Balls</td>
			<td style="width:163px;">McMasterr-Carr</td>
			<td style="width:147px;">8996K25</td>
			<td>6 mm borosilicate glass balls</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Stirring Tube</td>
			<td style="width:163px;">IKA</td>
			<td style="width:147px;">3703000</td>
			<td>20 ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Celgard 2500 Separator</td>
			<td style="width:163px;">MTI</td>
			<td style="width:147px;">EQ-bsf-0025-60C</td>
			<td>25 &#956;m thick; Polypropylene</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Stainless Steel CR2032 Coin Cell Kit</td>
			<td style="width:163px;">Pred Materials</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td>Coin cell kit includes: case, cap, PP gasket</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Stainless Steel Spacer</td>
			<td style="width:163px;">Pred Materials</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td>15.5 mm diameter &#215; 0.5 mm thickness</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Stainless Steel Wave Spring</td>
			<td style="width:163px;">Pred Materials</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td>15.0 mm diameter &#215; 1.4 mm height</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Li-ion Battery Anode - Graphite</td>
			<td style="width:163px;">MTI</td>
			<td>bc-cf-241-ss-005</td>
			<td>Cu Foil Single Side Coated by CMS Graphite (241mm L x 200mm W x 50&#956;m Thickness)</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:351px;">Li-ion Battery Cathode - LiCoO2</td>
			<td style="width:163px;">MTI</td>
			<td>bc-af-241co-ss-55</td>
			<td>Al Foil Single Side Coated by LiCoO2 (241mm L x 200mm W x 55&#956;m Thickness)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Polyvinylidene Difluoride (PVDF)</td>
			<td style="width:163px;">Kynar</td>
			<td style="width:147px;">Flex 2801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">N-Methyl-2-Pyrrolidinone Anhydrous (NMP), 99.5%</td>
			<td style="width:163px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">328634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">CNERGY Super C-65</td>
			<td style="width:163px;">Timcal</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:351px;">Electrolyte (1.0 M LiPF6 in EC/DEC, 1:1 by vol.)</td>
			<td style="width:163px;">BASF</td>
			<td style="width:147px;">50316366</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:351px;">Lithium Titanate (Li4Ti5O12)</td>
			<td style="width:163px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">702277</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">KS6 Synthetic Graphite</td>
			<td style="width:163px;">Timcal</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Lithium Metal Ribbon</td>
			<td style="width:163px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">320080</td>
			<td>0.75 mm thickness</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Epoxy Multipurpose</td>
			<td style="width:163px;">Loctite</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Electrical Tape</td>
			<td style="width:163px;">Scotch 3M Super 88&#160;</td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:351px;">Isopropyl Alcohol (IPA), ACS reagent, &#8805;99.5%</td>
			<td style="width:163px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">190764</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

three-electrode coin cell preparation and electrodeposition analytics for lithium-ion batteries

כמו ליתיום סוללות למצוא שימוש באנרגיה גבוהה וביישומים כוח, כגון רכב חשמלי היברידית חשמלי, ניטור פעולת השפלה ובעיות בטיחות העוקבים הופך חשוב יותר ויותר. במלכודת תא li-ion, מדידת מתח על פני המסופים חיוביים ושליליים כולל מיסודו את האפקט של הקתודה, אנודת אשר הם ביחד, סכום את הביצועים בתא סכום. בהתאם לכך, היכולת לפקח על ההיבטים השפלה המשויכים אלקטרודה ספציפי. קשה מאוד כי הם האלקטרודות ביסודה ביחד מלכודת 3-אלקטרודה ניתן להתגבר על בעיה זו. על ידי החדרת אלקטרודה (הפניה) השלישי, יכול להיות decoupled את השפעת כל אלקטרודה, המאפיינים אלקטרוכימי ניתן למדוד באופן עצמאי. האלקטרודה הפניה (RE) בטח יש פוטנציאל יציב אז התפקיד נגד הפניה ידוע, למשל, ליתיום מתכת. תא 3-אלקטרודה ניתן לבצע בדיקות אלקטרוכימי כגון רכיבה על אופניים, וולטמטריה עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה (EIS). תא 3-אלקטרודה EIS מדידות יכול להבהיר את התרומה של עכבה אלקטרודה בודדים אל התא מלא. בנוסף, ניטור האנודה פוטנציאליים מאפשר הזיהוי של electrodeposition בשל ציפוי ליתיום, אשר יכול לגרום חששות בטיחות. זה חשוב במיוחד עבור טעינה מהירה של סוללות ליתיום של כלי רכב חשמליים. על מנת לפקח, לאפיין את ההיבטים בטיחות והשפלה של תא אלקטרוכימי, מלכודת 3-אלקטרודה יכול להוכיח שלא יסולא בפז. נייר זה נועד לספק מדריך בניית מלכודת תא 3-אלקטרודה מטבע באמצעות הארכיטקטורה תא 2032-מטבע, אשר קל לייצר, אמינה וחסכונית.

איור 7ניתן לראות תוצאות טיפוסי המתח ופרופילים פוטנציאליים עבור התא 3-אלקטרודה. התקנה אידיאלי, מתח התא מלא צריך להיות זהה לזה המופק תא 2-אלקטרודה באמצעות אלקטרודה אותו בני הזוג. זה שיטה אחת לקביעת אם החדרת האלקטרודה התייחסות משנה את הביצועים של התא. אם יש הב?...

Watch this Scientific Journal Video about Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries at JoVE.com

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

3-אלקטרודה תאים שימושיים בלימוד של אלקטרוכימיה של סוללות ליתיום. כזה התקנה אלקטרוכימי מאפשר את התופעות הקשורות עם קטודית, אנודת להיות decoupled ולא בדק באופן עצמאי. כאן, אנו מציגים מדריך בנייה ושימוש תא 3-אלקטרודה מטבע עם דגש על ליתיום יופיצ analytics.

3-אלקטרודה מטבע תא הכנה וניתוח Electrodeposition עבור סוללות ליתיום

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

בנייה ובדיקה של תאים מטבע של סוללות ליתיום יון

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

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

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

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

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

אופן ההכנה ושימוש בPhotocatalytically פעיל מקוטע Ag | ZnO וקואקסיאלי טיו<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

הכנת גשרי Electrohydrodynamic מנוזלי דיאלקטרי פולאר

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

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

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

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

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

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

ניתוח כישלון של סוללות שימוש Microtomography הקשיח רנטגן מבוסס Synchrotron

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

עיבוד בלתי מימי אלקטרודה ובנייה של תאי ליתיום-יון מטבע

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

סינתזה של אלקטרוליטים מבוססים נוזלים יוניים, הרכבה של סוללות Li-ion, ומדידות של ביצועים בטמפרטורה גבוהה

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

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

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

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

הכנה של גביש נוזלי רשתות מאקרוסקופית תנועה מתנדנדות המושרה על ידי אור

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...