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

Økonomisk støtte fra Texas Instruments (TI) University Research Partnership program er takknemlig anerkjent. Forfatterne anerkjenner også takknemlig hjelp av Chien-Fan Chen fra energi og Transport Sciences Laboratory, maskinteknikk, Texas A & M University, under den innledende fasen av dette arbeidet.

1. referanse elektrode og skilletegn forberedelse
<ol><li>
Referanse elektrode forberedelse
	<ol>
<li>
Wire forberedelse
		<ol>
<li>Skjær en 120 mm lengde av størrelse 32 AWG (0.202 mm diameter) emaljert kobbertråd. Merk: Hver ledning blir 1 referanse elektrode og vil bli brukt inne 1 tre elektrode cellen.</li>
			<li>Sett en ende av ledningen i et laboratorium trykk. Trykk forsiktig ca 10 mm tråd i den ene enden til et trykk på ca 4 MPa. Skjær overflødig ledningen tipset led...

<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>

Cellen krymping press spiller en viktig rolle i suksessrate på både forberedelse og arbeider celler. Hvis cellen er crimped ved for høy trykk (> 800 psi), referanse elektroden kan bli kortsluttet med cellen cap på grunn av referansen wire posisjon mellom hetten og pakningen. Merk at ledningen krysset dette grensesnittet er et krav for å koble referanse elektroden lesing å en ekstern måleutstyr. Hvis cellen trykket er for lavt (< 700 psi), cellen kan ha problemer med ufullstendig krymping som kan forårsake elektro...

Selv om opprinnelsen til lithium-batterier kan spores vilkårlig langt tilbake i fortiden, storskala produksjon og kommersialisering av mange av dagens vanligvis begynte funnet litiumionbatterier i 1980. Mange av materiale utviklet i løpet av denne tiden, ett eksempel er Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2), er fortsatt ofte funnet i bruk i dag1. Mange aktuelle studier har vært rettet mot utvikling av diverse andre metalloksid strukturer, med noen vekt mot å redusere eller eliminere bruken av kobolt i stedet for andre rimeligere og mer miljøvennlig godartet metaller, som mangan eller nikkel2. Kontinuerlig skiftende landskapet materialer i litiumionbatterier nødvendiggjør en effektiv og nøyaktig metode for å karakterisere både ytelse og sikkerhet. Fordi bruk av noen batteriet innebærer kombinert elektrokjemiske svar både positive og negative elektroder, bommer typisk to elektrode batterier å karakterisere elektrodene uavhengig. Dårlig karakterisering og påfølgende mangelen på forståelse kan deretter føre til farlige situasjoner eller dårlig samlede batteriytelse av nedbrytning fenomener. Tidligere forskning har vært å standardisere behandling teknikker for typiske to elektrode celler3. En metode som forbedrer på svakhetene i standard celle konfigurasjoner er tre elektrode cellen.
En tre-elektrode oppsett er én metode for å koble de to elektrodene svar og gi en større innsikt i grunnleggende fysikk på batteridrift. I en tre-elektrode oppsett introdusert en referanse elektrode i tillegg til katoden og anode. Denne referanse elektrode brukes deretter til å måle potensialet i anoden og katoden dynamisk under drift. Intet gjeldende overføres via referanse elektroden og derfor gir en entall, og ideelt sett stabile, spenning. Bruker en tre-elektrode oppsett, kan full celle spenningen og katoden potensialet anode potensialet hentes samtidig under drift. I tillegg til potensielle mål, kan impedans bidrag av elektrodene karakteriseres som en funksjon av cellen gratis4.
Tre elektrode oppsett er svært nyttig for å studere fornedrelse fenomener i litiumionbatterier, som elektrodeposisjon av litium metall, også kjent som litium plating. Andre grupper har foreslått tre elektrode oppsett5,6,7,8,9,10,11,12, 13 men de ofte bruke ifølge sakensnatur ustabilt litium metall som referanse og inkluderer tilpasset, vanskelig å montere oppsett fører til redusert pålitelighet. Litium plating skjer når i stedet for intercalating i vert elektrode strukturen, litium avsettes på overflaten av strukturen. Disse innskuddene anta vanligvis morfologi av en (relativt) jevnt metallisk lag (plating) eller små dendrittiske strukturer. Plating kan ha effekter fra forårsaker sikkerhetsforholdene å vanskeliggjøre sykling ytelse. Fra et fenomenologisk perspektiv skyldes litium plating ikke av lithium kan intercalate inn i vert elektrode strukturen effektivt. Plating tendens til å oppstå ved lav temperatur, høy lading hastighet, høy elektrode status for ladingen (SOC) eller en kombinasjon av disse tre faktorene12. Ved lav temperatur reduseres SSD spredningen i elektroden, på grunn av Arrhenius diffusivity avhengighet av temperatur. Lavere SSD spredningen resulterer i en oppbygging av litium på elektroden-elektrolytt grensesnittet og en påfølgende deponering av lithium. I en høy lading oppstår et lignende fenomen. Lithium forsøker å intercalate i elektrode strukturen raskt men ikke og dermed er belagt. På en høyere SOC, det er i gjennomsnitt mindre plass til litium til intercalate i strukturen, og dermed blir det mer gunstig innskudd på overflaten.
Litium dendrites er spesielt viktig på grunn av sikkerhet bekymring de forårsaker. Hvis dendrites danner inne i en celle, er en mulig for dem å vokse pierce skilletegnet og forårsake en intern kort mellom anoden og katoden. Denne interne kort kan føre til svært høy lokalisert temperaturer i brennbare elektrolytt, ofte resulterer i termisk runaway og selv i en eksplosjon av cellen. En annen utsendelse i slekt å dendrite er økt areal på den reaktive lithium. Den nylig avsatt lithium vil reagere med elektrolytten og forårsake økt solid elektrolytt interphase (SEI) formasjon, som vil føre til økt kapasitet tap og dårlig sykling ytelse.
Ett problem knyttet til utforming av en tre-elektrode system er valg av riktig referanse elektroden. Logistikk knyttet til plassering og størrelse på referansen, kan positive og negative elektroder spille en viktig rolle i å anskaffe nøyaktige resultater fra systemet. Et eksempel er at opp feiljusteringer i de positive og negative elektrodene celle konstruksjon og de resulterende kanteffektene kan innføre feil referanse lesing14,15. I valg av materialer, bør referanse elektroden har en stabil og pålitelig spenning og har en høy ikke-polarizability. Litium metall, som ofte brukes som en referanse elektrode av mange forskningsmiljø, har et potensial som avhenger av passiv overflaten filmen. Dette kan gi problemer fordi renset og alderen litium elektroder vise forskjellige potensialer16. Dette blir et problem når aldring langtidseffekter er studert. Forskning ved Solchenbach et al. har forsøkt å fjerne noen av disse stabilitetsproblemer ved sveiseavsettet gull med litium og bruker det som sin referanse11. Andre undersøkelser har sett på ulike materialer inkludert litium titanate, som har studert eksperimentelt og viser et stort elektrokjemiske potensial platå område rundt 1,5-1.6 V17 (~ 50% SOC). Dette platået bidrar til å opprettholde en stabil potensial, spesielt i tilfelle utilsiktet forstyrrelsene på elektroden delstaten kostnad. Potensielle stabiliteten LTO, inkludert basert ledende tilsetningsstoffer, opprettholdes selv på forskjellige C-priser og temperaturer. 18 det er viktig å understreke at valg av referanse elektroden er et viktig skritt i tre elektrode celle design.
Mange forskningsmiljø har foreslått eksperimentelle tre elektrode celle oppsett. Dolle et al. brukt tynn plast celler med en litium titanate kobbertråd referanse elektrode for å studere endringer i impedans sykling og lagring høye temperaturer19. McTurk et al. ansatt en teknikk der en litium belagt kobbertråd ble satt inn i en kommersiell veske celle, med hovedmål er å demonstrere viktigheten av noninvasive innsetting teknikker9. Solchenbach et al. brukt en modifisert Swagelok-type T-celler og en gull mikro-referanse elektrode (nevnt tidligere) for impedans og potensielle mål. 11 Christine et al. høstet elektroder fra kommersielle celler og rekonstruert egne tre elektrode veske celler for bruk i å studere litium deponering12. Costard et al. utviklet et internt eksperimentelle tre elektrode celle boliger for å teste effektiviteten av forskjellige referanse elektrode materialer og konfigurasjoner13.
De fleste av disse forskningsgrupper bruker ren litium metall som referanse, som kan ha bekymringer med stabilitet og SEI vekst, spesielt med langvarig bruk. Andre problemer involverer komplisert og tidkrevende endringer i eksisterende eller kommersielle oppsett. I dette papiret, er en pålitelig og kostnadseffektiv teknikk for å konstruere tre elektrode Li-ion mynt celler for elektrokjemiske tester presentert, som vist i figur 1. Tre elektrode installasjonen kan konstrueres ved hjelp av standard mynt celle komponenter, kobbertråd og litium titanate-baserte referanse elektrode (se figur 2). Denne metoden krever ikke noen spesialisert utstyr eller omfattende endringer og følger standard laboratorium skala elektrokjemiske prosedyrer og materialer fra kommersielle leverandører.

<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

Som litium-ion finner batterier bruk i høy energi og kraft programmer, slik som i elektriske og hybrid-elektriske kjøretøy, overvåking fornedrelse og påfølgende sikkerhet blir stadig viktigere. I en Li-ion celle oppsett inkluderer spenning måling over positive og negative terminalene iboende effekten av anoden og katoden som er kombinert og summen på totalt-cellen ytelsen. Følgelig er evnen å dataskjerm fornedrelse aspekter knyttet til en bestemt elektrode svært vanskelig fordi elektrodene er fundamentalt kombinert. En tre-elektrode oppsett kan løse dette problemet. Ved å introdusere en tredje (referanse) elektrode, påvirkning av hver elektrode kan være frakoblet, og egenskapene elektrokjemiske kan måles uavhengig. Referanse elektroden (RE) må ha en stabil potensialet som kan deretter kalibreres mot en kjent referanse, for eksempel, litium metal. Tre elektrode cellen kan brukes til å kjøre elektrokjemiske tester som sykling, syklisk voltammetry og elektrokjemiske impedans spektroskopi (EIS). Tre elektrode celle EIS målinger kan belyse bidrag av individuelle elektrode impedans til full-cellen. I tillegg gjør overvåking anoden potensielle påvisning av elektrodeposisjon på grunn av litium plating, som kan forårsake sikkerhet bekymringer. Dette er spesielt viktig for rask lading av Li-ion-batterier i elektriske biler. For å overvåke og karakteriserer de sikkerhet og fornedrelse aspektene av en elektrokjemiske cellen, kan en tre-elektrode oppsett være uvurderlig. Notatet tar sikte på å gi en guide til å bygge en tre-elektrode mynt celle oppsett med 2032-mynt celle arkitektur, som er lett å produsere, pålitelig og kostnadseffektiv.

Typiske resultater for spenning og potensielle profiler for tre elektrode cellen ses i figur 7. I et ideelt oppsett, bør full celle spenningen være identisk produsert fra en to-elektrode cellen med samme elektrode paret. Dette er en metode å avgjøre om innsetting av referanse elektroden endrer ytelsen til cellen. Hvis det er en betydelig forskjell mellom de to - og tre-elektrode hele cellen (for identiske arbeider og counter elektroder), kan så det antas...

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

Tre elektrode celler er nyttige i å studere elektrokjemi litium-ion batterier. Slike en elektrokjemisk installasjon lar fenomener forbundet med katode og anode skilt og undersøkt uavhengig. Her presenterer vi en guide for bygging og bruk av en tre-elektrode mynt celle med vekt på lithium plating analytics.

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

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 ...

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. ...

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

Utarbeidelse og bruk av Photocatalytically Aktiv segmentert Ag | ZnO og koaksial TiO<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

Utarbeidelse av Electrohydrodynamic Bridges fra Polar Transformator Liquids

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

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 ...

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

Failure Analysis of Batteries Bruke Synchrotron baserte 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 ...

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 ...

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

Utarbeidelse av flytende krystall nettverk for makroskopisk oscillasjon bevegelse av lys

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