Name: preparation of graphene liquid cells for the observation of lithium-ion battery material
Uploaded: 2019-02-05T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Graphene Liquid Cells for the Observation of Lithium-ion Battery Material at JoVE.com

وأيد هذا العمل قبل الوطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني)، ومنحة رقم 2014R1A4A1003712 (BRL البرنامج)، منح كوريا احتجاز ثاني أكسيد الكربون والتطوير مركز د (ككرك) تموله حكومة كوريا (وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل) (رقم NRF-2014M1A8A1049303)، منحة اندران من KAIST تموله حكومة كوريا في عام 2016 (وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل) (N11160058)، يمكن ارتداؤها منهاج مواد التكنولوجيا مركز (مؤتمر العالم الإسلامي) (NR--2016R1A5A1009926)، و "البحوث الوطنية" مؤسسة كوريا (جبهة الخلاص الوطني) منحة ممولة من "الحكومة الكورية" (جبهة الخلاص الوطني-2017H1A2A1042006-العالمية زمالة برنامج الدكتوراه)، منحة وطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) تموله حكومة كوريا (مسيب؛ وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والتخطيط للمستقبل) (جبهة الخلاص الوطني-2018R1C1B6002624)، Nano· برنامج تطوير التكنولوجيا المادية من خلال الوطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) الممولة من وزارة العلوم، وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل (2009-0082580) ومنحة جبهة الخلاص الوطني تموله حكومة كوريا (مسيب؛ وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والتخطيط للمستقبل) (جبهة الخلاص الوطني-2018R1C1B6002624).

1-تجميع الأنابيب النانوية2 سنو اليكتروسبينينج والمعالجة الحرارية اللاحقة17
<ol><li>تعد حلاً اليكتروسبينينج.<ol>
<li>حل 0.25 غرام من ثنائي هيدرات كلوريد القصدير في خليط المذيبات 1.25 جرام من الإيثانول و 1.25 غرام من ديميثيلفورماميدي (DMF) في درجة حرارة الغرفة (RT، 25 درجة مئوية).</li>
		<li>بع...

<ol>
	<li>Sun, Y. -. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+high-energy+cathode+materials+for+advanced+lithium+batteries.">Nanostructured high-energy cathode materials for advanced lithium batteries.</a> Nature Materials. 11 (11), 942-947 (2012).</li><li>Manthiram, A., Fu, Y., Chung, S. -. H., Zu, C., Su, Y. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rechargeable+Lithium-Sulfur+Batteries.">Rechargeable Lithium-Sulfur Batteries.</a> Chemical Reviews. 114 (23), 11751-11787 (2014).</li><li>Liu, X. H., Huang, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+TEM+electrochemistry+of+anode+materials+in+lithium+ion+batteries.">In situ TEM electrochemistry of anode materials in lithium ion batteries.</a> Energy Environmental Science. 4 (10), 3844-3860 (2011).</li><li>Xie, Z. -. H., Jiang, Z., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review-Promises+and+Challenges+of+In+Situ+Transmission+Electron+Microscopy+Electrochemical+Techniques+in+the+Studies+of+Lithium+Ion+Batteries.">Review-Promises and Challenges of In Situ Transmission Electron Microscopy Electrochemical Techniques in the Studies of Lithium Ion Batteries.</a> Journal of the Electrochemical Society. 164 (9), 2100-2123 (2017).</li><li>Tripathi, A. M., Su, W. -. N., Hwang, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+analytical+techniques+for+battery+interface+analysis.">In situ analytical techniques for battery interface analysis.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 736-851 (2018).</li><li>Yuk, J. M., Seo, H. K., Choi, J. W., Lee, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+lithiation+onset+in+silicon+nanoparticle+anode+revealed+by+in+situ+graphene+liquid+cell+electron+microscopy.">Anisotropic lithiation onset in silicon nanoparticle anode revealed by in situ graphene liquid cell electron microscopy.</a> ACS Nano. 8 (7), 7478-7485 (2014).</li><li>Cheong, J. Y., 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=Growth+dynamics+of+solid+electrolyte+interphase+layer+on+SnO2+nanotubes+realized+by+graphene+liquid+cell+electron+microscopy.">Growth dynamics of solid electrolyte interphase layer on SnO2 nanotubes realized by graphene liquid cell electron microscopy.</a> Nano Energy. 25, 154-160 (2016).</li><li>Lee, K., Shin, S., Degen, T., Lee, W., Yoon, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+analysis+of+SnO2/Fe2O3/RGO+to+unravel+the+structural+collapse+mechanism+and+enhanced+electrical+conductivity+for+lithium-ion+batteries.">In situ analysis of SnO2/Fe2O3/RGO to unravel the structural collapse mechanism and enhanced electrical conductivity for lithium-ion batteries.</a> Nano Energy. 32, 397-407 (2017).</li><li>Chang, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+realization+of+complete+conversion+and+agglomeration+dynamics+of+SnO2nanoparticles+in+liquid+electrolyte.">Direct realization of complete conversion and agglomeration dynamics of SnO2nanoparticles in liquid electrolyte.</a> ACS Omega. 2 (10), 6329-6336 (2017).</li><li>Cheong, J. Y., 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=In+Situ+High-Resolution+Transmission+Electron+Microscopy+(TEM)+Observation+of+SnNanoparticles+on+SnO2+Nanotubes+Under+Lithiation.">In Situ High-Resolution Transmission Electron Microscopy (TEM) Observation of SnNanoparticles on SnO2 Nanotubes Under Lithiation.</a> Microscopy Microanalysis. 23 (6), 1107-1115 (2017).</li><li>Cheong, J. Y., 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=Revisiting+on+the+effect+and+role+of+TiO2+layer+thickness+on+SnO2+for+enhanced+electrochemical+performance+for+lithium-ion+batteries.">Revisiting on the effect and role of TiO2 layer thickness on SnO2 for enhanced electrochemical performance for lithium-ion batteries.</a> Electrochimica Acta. 258, 1140-1148 (2017).</li><li>Hwa, Y., Seo, H. K., Yuk, J. M., Cairns, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freeze-Dried+Sulfur-Graphene+Oxide-Carbon+Nanotube+Nanocomposite+for+High+Sulfur-Loading+Lithium/Sulfur+Cells.">Freeze-Dried Sulfur-Graphene Oxide-Carbon Nanotube Nanocomposite for High Sulfur-Loading Lithium/Sulfur Cells.</a> Nano Letters. 17 (11), 7086-7094 (2017).</li><li>Yuk, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+EM+of+Colloidal+Nanocrystal+Growth+Using+Graphene+Liquid+Cells.">High-Resolution EM of Colloidal Nanocrystal Growth Using Graphene Liquid Cells.</a> Science. 336 (6084), 61-64 (2012).</li><li>Jeong, M., Yuk, J. M., Lee, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+Surface+Atoms+during+Platinum+Nanocrystal+Growth+by+Monomer+Attachment.">Observation of Surface Atoms during Platinum Nanocrystal Growth by Monomer Attachment.</a> Chemistry of Materials. 27 (9), 3200-3202 (2015).</li><li>Yuk, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+Observation+of+Water-Soluble+Mineral+Precipitation+in+Aqueous+Solution+by+In+situ+High-Resolution+Electron+Microscopy.">Real-Time Observation of Water-Soluble Mineral Precipitation in Aqueous Solution by In situ High-Resolution Electron Microscopy.</a> ACS Nano. 10 (1), 88-92 (2015).</li><li>Wang, C., Qiao, Q., Shokuhfar, T., Klie, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+Electron+Microscopy+and+Spectroscopy+of+Ferritin+in+Biocompatible+Graphene+Liquid+Cells+and+Graphene+Sandwiches.">High-Resolution Electron Microscopy and Spectroscopy of Ferritin in Biocompatible Graphene Liquid Cells and Graphene Sandwiches.</a> Advanced Materials. 26 (21), 3410-3414 (2014).</li><li>Cheong, J. Y., Kim, C., Jang, J. S., Kim, I. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rational+design+of+Sn-based+multicomponent+anodes+for+high+performance+lithium-ion+batteries:+SnO2@TiO2@reduced+graphene+oxide+nanotubes.">Rational design of Sn-based multicomponent anodes for high performance lithium-ion batteries: SnO2@TiO2@reduced graphene oxide nanotubes.</a> RSC Advances. 6 (4), 2920-2925 (2016).</li><li>Mel, A. -. A., Nakamura, R., Bittencout, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Kirkendall+effect+and+nanoscience:+hollow+nanospheres+and+nanotubes.">The Kirkendall effect and nanoscience: hollow nanospheres and nanotubes.</a> Beilstein Journal of Nanotechnology. 6, 1348-1361 (2015).</li><li>Cheong, J. Y., Kim, C., Jung, J. -. W., Yoon, K. R., Kim, I. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+SnO2-CuO+nanotubes+for+highly+reversible+lithium+storage.">Porous SnO2-CuO nanotubes for highly reversible lithium storage.</a> Journal of Power Sources. 373, 11-19 (2018).</li><li>Ao, X., 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=Porous+Honeycomb-inspired+design+of+ultrafine+SnO2@C+nanospheres+embedded+in+carbon+film+as+anode+materials+for+high+performance+lithium-+and+sodium-ion+battery.">Porous Honeycomb-inspired design of ultrafine SnO2@C nanospheres embedded in carbon film as anode materials for high performance lithium- and sodium-ion battery.</a> Journal of Power Sources. 359, 340-348 (2017).</li><li>Abellan, P., 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=Probing+the+Degradation+Mechanisms+in+Electrolyte+Solutions+for+Li-Ion+Batteries+by+in+Situ+Transmission+Electron+Microscopy.">Probing the Degradation Mechanisms in Electrolyte Solutions for Li-Ion Batteries by in Situ Transmission Electron Microscopy.</a> Nano Letters. 14, 1293-1299 (2014).</li></ol>

وهناك خطوات حاسمة ضمن البروتوكول. أولاً، يحتاج نقل الجرافين إلى الشبكة تيم الباحثين عناية فائقة. من المهم التعامل مع الشبكات بملاقط ولا تضر أي من الشبكات، على سبيل المثال بتدمير الغشاء الكربون غير متبلور أو الانحناء الإطار. سوف يؤدي ضعف تغطية من الجرافين هذه الأنواع من الأضرار وتؤثر على ع...

في الآونة الأخيرة، استهلاك الطاقة تزايد مستمرا، فضلا عن أهمية أجهزة تخزين الطاقة عالية الأداء. لتلبية هذا طلب، تطوير بطاريات الليثيوم أيون التي لديها كثافة الطاقة عالية، هو المتانة والسلامة الضرورية1،2. من أجل تطوير بطاريات مع خصائص متفوقة، هو فهم أساسي لآليات تخزين الطاقة أثناء تشغيل البطارية الأساسية3،،من45.
في الوضع الطبيعي مجهر إلكتروني (TEM) يقدم أفكاراً غنية كما يمكن أن تظهر معلومات هيكلية والكيميائية أثناء تشغيل بطاريات3. بين في الموقع ال تقنيات كثيرة، الع قد استخدمت لرصد ديناميات ليثييشن المواد النانوية6،،من78،،من910،11 ،12. الع تتألف من جيب السائل مختومة بالأغشية الجرافين اثنين، والتي توفر واجهة قطب/اﻻلكتروﻻيت الفعلية عن طريق منع تبخر السائل داخل فراغ عالية في6،عمود ال7. مزايا الع أنها تسمح القرار المكانية متفوقة وعالية التباين التصوير نظراً لأنها تستخدم الجرافين موناتوميك سميكة شفافة إلكترون كسائل ختم غشاء13،14،15 ،16. أيضا، يمكن أن يكون تيم التقليدية المطبقة على مراقبة ردود الفعل البطارية، دون استخدام مكلفة في الموقع أصحاب تيم.
في هذا النص، نقدم لك كيفية رد فعل ليثييشن يمكن ملاحظتها مع الع. على وجه التحديد، تشعيع شعاع الإلكترون ينتج ومذاوبة الإلكترونات داخل اﻻلكتروﻻيت السائل، وأنها تبدأ ليثييشن بفصل الأيونات لي من جزيئات المذيبات.
المرتبطة أيضا بمثابة منصة المثلى للسماح المراقبة المباشرة للمواد النانوية مع مورفولوجيس المختلفة، بما في ذلك جسيمات نانوية6،9, الأنابيب النانوية7،10،11، وحتى 12من مواد متعددة الأبعاد. جنبا إلى جنب مع تحليل تيم السابقين الموقع مواد القطب بعد اختبار الخلايا الكهروكيميائية الفعلية، فمن الممكن أن النظام الأخضر المقدمة هنا يمكن استخدامها للتحقيق في إليه التفاعل الأساسية.
مع هذه المزايا الع وتجارب السابقين الموقع ، نقدم هنا أساليب تجربة مفصلة للباحثين الذين هم على استعداد القيام بتجارب الأخضر مماثلة. البروتوكولات تغطي 1) التوليف من القصدير (IV) أكسيد (سنو2) النانومترية نموذجية ذات البنية النانومترية أحادي القطب المواد، 2) اختبار خلية البطارية الكهروكيميائية و 3) إعداد الأخضر 4) أداء لفي الوقت الحقيقي المراقبة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1340px;" width="1340">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:373px;">Tin chloride dihyrate</td>
			<td style="width:184px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:200px;">CAS 10025-69-1</td>
			<td style="width:583px;">In a glass bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Ethanol</td>
			<td style="width:184px;">Merck</td>
			<td style="width:200px;">CAS 64-17-5</td>
			<td>In a glass bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Dimethylformamide</td>
			<td style="width:184px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:200px;">CAS 68-12-2</td>
			<td>In a glass bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Polyvinylpyrrolidone</td>
			<td style="width:184px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:200px;">CAS 9003-39-8</td>
			<td>In a plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Cell tester</td>
			<td style="width:184px;">KOREA THERMO-TECH</td>
			<td style="width:200px;">Maccor Series 4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Cell tester 2</td>
			<td style="width:184px;">WonaTech</td>
			<td style="width:200px;">WBCS4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Sodium perchlorate</td>
			<td style="width:184px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:200px;">CAS 7601-89-0</td>
			<td>In a glass bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">25 gauge needle</td>
			<td style="width:184px;">Hwa-In Science Ltd.</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">1.3 M of lithium hexafluorophosphate (LiPF6) dissolved in EC/DEC with 10 wt% of FEC</td>
			<td style="width:184px;">PANAX ETEC</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td>In a stainless steel bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Propylene carbonate</td>
			<td style="width:184px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:200px;">CAS 108-32-7</td>
			<td>In a glass bottle</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Super P Carbon Black</td>
			<td style="width:184px;">Alfa-Aesar</td>
			<td style="width:200px;">CAS 1333-86-4</td>
			<td>In a glass bottle</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">Cell components (bottom cell, top cell, separator, gasket, spring, spacer)</td>
			<td style="width:184px;">Wellcos Corporation</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Cell punch</td>
			<td style="width:184px;">Wellcos Corporation</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:373px;">Glove Box</td>
			<td style="width:184px;">Moisture Oxygen Technology (MOTEK)</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Box Furnace</td>
			<td style="width:184px;">Naytech</td>
			<td style="width:200px;">Vulcan 3-550</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Electrospinning device</td>
			<td style="width:184px;">NanoNC</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Hydrofluoric acid</td>
			<td style="width:184px;">Junsei</td>
			<td style="width:200px;">84045-0350</td>
			<td>85%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Cu foil</td>
			<td style="width:184px;">Alfaaesar</td>
			<td style="width:200px;">38381</td>
			<td>Copper Thinfoil, 0.0125mm thick, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Holy carbon Au grid</td>
			<td style="width:184px;">SPI</td>
			<td>Quantifoil R2/2 Micromachined Holey Carbon Grids, 300 Mesh Gold</td>
			<td>Quantifoil R2/2 Micromachined Holey Carbon Grids, 300 Mesh Gold</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Isoprophyl alchol</td>
			<td style="width:184px;">Sigmaaldrich</td>
			<td style="width:200px;">W292907</td>
			<td>99.70%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Ammonium persulfate</td>
			<td style="width:184px;">Sigmaaldrich</td>
			<td style="width:200px;">248614</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Transmission electron microscope (TEM)</td>
			<td style="width:184px;">JEOL</td>
			<td style="width:200px;">JEOL JEM 3010</td>
			<td>300 kV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Chemical vapor depistion (CVD)</td>
			<td style="width:184px;">Scientech</td>
			<td style="width:200px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Charge coupled device (CCD)</td>
			<td style="width:184px;">Gatan</td>
			<td style="width:200px;">Orius SC200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Plasma Cleaner</td>
			<td style="width:184px;">Femtoscience</td>
			<td style="width:200px;">VITA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Electrospinning program</td>
			<td style="width:184px;">NanoNC</td>
			<td style="width:200px;">NanoNC eS- robot</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of graphene liquid cells for the observation of lithium-ion battery material

في هذا العمل، نحن نقدم إعداد خلايا السائل الجرافين (ال)، تغليف المواد القطب والشوارد السائلة العضوية بين ورقتين الجرافين، والتوليف سهلة للنانو أحادية البعد باستخدام اليكتروسبينينج. الأخضر تمكن في الموقع مجهر إلكتروني (TEM) لديناميات ليثييشن مواد القطب. في الموقع الأخضر-تيم استخدام شعاع إلكترون للتصوير وليثييشن يمكن الاستفادة من الشوارد البطارية واقعية، ليس فقط، بل أيضا التصوير عالي الدقة من مختلف الخصائص المورفولوجية والمرحلة وتوتره والتحولات.

كانت ملفقة سنو2 الأنابيب النانوية اليكتروسبينينج والإحراق اللاحقة، خلالها نانوتوبولار وهياكل المليئة بالثغرات التي يمكن رؤية بوضوح، وفقا للصورة ووزارة شؤون المرأة (الشكل 3). بنية نانوتوبولار يأتي من التحلل من حماية الأصناف النباتية، بين?...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Graphene Liquid Cells for the Observation of Lithium-ion Battery Material at JoVE.com

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

نقدم هنا، على بروتوكول لتصنيع وإعداد خلية سائل الجرافين في الموقع انتقال الميكروسكوب الإلكتروني المراقبة، جنبا إلى جنب مع توليفة من المواد الكهربائي واختبارات خلية البطارية الكهروكيميائية.

إعداد خلايا السائل الجرافين لمراقبة المواد بطارية ليثيوم أيون

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

هذه الخلية السائلة الجرافين تمكن المجهر الإرسال الإلكتروني لهذه الديناميات في المنحل بالكهرباء السائلة. ويمكن لهذه الديناميات أن توفر معلومات غنية عن آليات عمل بطاريات الليثيوم أيون وتساهم في تصميم أجهزة البطاريات المتقدمة. مزايا الخلية السائلة الجرافين هو أنه يسمح التصوير TEM في المنحل بالكهرباء السائلة توفير دقة مكانية جيدة وتباين التصوير عالية.بالإضافة إلى جودة متفوقة للصورة ، فإنه يمكن أيضا توفير معلومات عن مختلف مراحل المورفولوجية والتحولات بين الطوائف. مع بروتوكول مكتوب فقط، من الصعب اتباع هذه الطريقة لأن العديد من الخطوات التقنية تتم يدوياً. وهناك الكثير من المهارات تتطلب الدقة والدقة، حيث ينصح بشدة استخدام الصبر.على الرغم من اتباع كل بروتوكول بشكل صحيح، لا يزال بإمكانك تفشل التجربة لأن التعامل مع الجرافين وشبكات نقل الجرافين أمر صعب. للبدء، قم بإعداد الحل الكهربائي كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب. تحويلها إلى حقنة 10 ملليلتر وتجهيز الحقنة مع إبرة قياس 25.ثم غسل الهدف. اتخاذ قطعة مستطيلة من الفولاذ المقاوم للصدأ مرنة وغسلها بالماء ديونيد، تليها الإيثانول. كرر هذه العملية مرتين إلى خمس مرات.مرة واحدة نظيفة، والهواء الجافة الصلب في 60 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة. مرة واحدة الجافة، إصلاح الفولاذ المقاوم للصدأ مرنة على الطبال مع الشريط. بعد ذلك، افتح برنامج وحدة التحكم الكهربائية وأدخل معدل تدفق 10 ميكرولترات في الدقيقة الواحدة، مما يتطلب حجم حل إجمالي قدره 5 ملليلترات.إصلاح حقنة مع إبرة قياس 25 في جهاز electrospinning واستخدام الشريط لإصلاحه في مكان. الآن اضغط على حقنة نحو جامع حتى تتدفق حل electrospinning بشكل جيد من خلال إبرة قياس 25. ثم قم بتوصيل طرف الإبرة بمقاطع التماسيح المزدوجة التي ترتبط أيضًا بجامع.قبل بدء برنامج electrospinning، قم بتشغيل الأسطوانة وتدور في المجمع في 100 دورة في الدقيقة. ثم قم ببدء برنامج الالكتروسبينينغ. عندما يبدأ الغزل، تعدل الجهد المطبق إلى 16 كيلوفولت بحيث أشكال مخروط تايلور.عندما يتم الانتهاء من عملية electrospinning، الخردة كما نسج الألياف النانوية على الفولاذ المقاوم للصدأ مرنة مع شفرة حلاقة ونقلها إلى مربع الألومينا. ثم أدخل مربع الألومينا في الفرن مربع وتعيين شروط المعالجة الحرارية للفرن مربع. بعد التكليس، يبرد الفرن إلى 50 درجة مئوية ثم نقل الأنابيب النانوية المكلس إلى قارورة زجاجية.للبدء، وإعداد الملاط القطب. وضعه على الجانب العلوي من احباط النحاس على الركيزة الزجاجية ويلقي بالتساوي إلى سمك حوالي 60 ميكرون باستخدام بكرة الصب. ثم الهواء الجاف الطين يلقي احباط في 60 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.مرة واحدة الجافة، وختم داخل كيس من البلاستيك حتى جاهزة لتجميع الخلية. لبدء تجميع الخلايا، سخني فرن حراري إلى 150 درجة مئوية ووضع رقائق النحاس الطينية في الفرن. سحب الفراغ في الفرن باستخدام مضخة دوارة لتجفيف المذيبات المتبقية في الطين مع تجنب أكسدة رقائق النحاس.بعد تسخين الطين الطين النحاس احباط في 150 درجة مئوية لمدة ساعتين، وإعادة ملء الفرن الحراري مع الهواء عن طريق إغلاق خط الفراغ وفتح خط تنفيس في مضخة دوارة لفتح الغرفة. ثم تأخذ الطين النحاس يلقي احباط من الغرفة ولكمة مع لكمة دائرة. تزن الطين اللكمة يلقي احباط النحاس.استخدام نصف خلية لتجميع خلايا البطارية ووضع الطين الطين النحاس الزهر احباط في الجزء السفلي من خلية البطارية. ثم نقل العينات إلى غرفة قبل من مربع القفازات. فراغ قبل الغرفة لمدة 30 دقيقة ومن ثم نقل العينات إلى داخل مربع القفازات.في مربع القفازات، وتجميع خلايا البطارية، بدءا من خلية البطارية السفلي، ثم الطين يلقي النحاس احباط، والفاصل، طوقا، وفاصل، والربيع، وأخيرا، خلية البطارية العلوي. استخدم جهاز ضغط لضغط خلية البطارية في خلية بطارية كاملة. ثم حرك خلايا البطارية إلى غرفة ما قبل صندوق القفازات.بمجرد أن يتم تحرير الفراغ، قم بإزالة خلايا البطارية من صندوق القفازات. العمر البطارية في درجة حرارة الغرفة لمدة يوم إلى يومين. ثم قم بإدراج الخلايا في اختبار خلية البطارية.حساب الحالي المناسب ثم قم بتطبيق الحالي المناسب لكل خلية البطارية باستخدام برنامج اختبار خلية البطارية. للبدء ، توليف الجرافين عن طريق ترسب البخار الكيميائي واستخدام زوج من مقص لخفض رقائق النحاس مع الجرافين إلى ثلاثة مربعات في ثلاثة ملليمترات. ضع أربع قطع رقائق نحاسية بين منزلتين زجاجيتين واضغطي لجعلها مسطحة.المكان التالي شبكات الذهب الكربون بالكامل على كل قطعة من رقائق النحاس. إسقاط 20 ميكرولترات من الكحول ايزوبروبيل على شبكة الذهب النحاس احباط التحرير والسرد. ثم إزالة الكحول وتجفيف العينة في 50 درجة مئوية لمدة خمس دقائق.المقبل تنظيف ستة سنتمتر الزجاج طبق بيتري مع الكحول ايزوبروبيل والمياه ديونيد لتجنب التلوث مع جزيئات السيليكون. ثم إضافة عشرة ملليلترات من 0.1 الزمر البيرسولات الأمونيوم إلى الطبق وحفر رقائق النحاس. احتضان العينة في الحل لمدة ست ساعات.استخدام حلقة البلاتين لنقل شبكات الذهب إلى طبق بيتري الزجاج مليئة المياه الأيونية والحرارة إلى 50 درجة مئوية من أجل إزالة تماما أي الملوثات المتبقية من المحفورة. ثم إزالة الشبكات وتجفيفها لمدة ست ساعات في درجة حرارة الغرفة. إعداد خليط المنحل بالكهرباء ولأنابيب النانوية عن طريق تشتيت 0.06 غرام من مسحوق الأنابيب النانوية في 10 ملليلتر من المنحل بالكهرباء، والذي يتكون من 1.3 من سداسي فلوريفوروفوسبات الليثيوم الضرس والكربونات الإيثيلينية و كربونات الدي إيثيلين بنسبة 3 إلى 7 أحجام مع 10 في المائة من وزن كربونات الفلور إيثيلين.ثم نقل الجرافين نقل الشبكات وخليط المنحل بالكهرباء في مربع القفازات التي تمتلئ الأرجون. لتجميع الخلية، أول مكان شبكة واحدة في الأسفل. ثم إسقاط 20 ميكرولترات من خليط المنحل بالكهرباء على الشبكة السفلية.استخدام بسرعة زوج من ملاقط لوضع شبكة أخرى على رأس الشبكة السفلية قبل يجف المنحل بالكهرباء. جفف العينة داخل صندوق القفازات لمدة 30 دقيقة ، يتم خلالها تغليف السائل تلقائيًا بين ورقتي الجرافين أثناء تجفه. وتظهر هنا في صورة SEM الأنابيب النانوية ذات أكسيد القصدير iv التي يتم تصنيعها بواسطة electrospinning والتكليس اللاحقة.TEM يبين أن هذه المواقع المسامية هي أكثر وضوحا بصريا، المشار إليها من قبل عدد من البقع البيضاء داخل الأنابيب النانوية. وذلك لأن الهياكل الكريستالية من القصدير الرابع أكسيد هي هياكل الكسيتريتيت البوليبلوري. من حيث الخصائص الكهروكيميائية من الأنابيب النانوية أكسيد القصدير الرابع ، فإن ملف تعريف الشحن والتفريغ يعرض ملامح الجهد المستقر مع كفاءة كولومبيك أولية بنسبة 67.8 ٪ يمكن أن تعزى هضبة الجهد ، الموجودة عند 0.9 فولت ، إلى رد فعل المرحلة الثانية.القصدير الرابع أكسيد الأنابيب النانوية المعرض ركوب الدراجات مستقرة في 500 مللي أمبير في غرام مع كفاءة كولومبيك فوق 98٪، بالإضافة إلى ذلك، الأنابيب النانوية تحتفظ قدرة كبيرة، حتى في كثافة عالية التيار من 1، 000 مللي أمبير في غرام. يظهر فيديو TEM لسلسلة زمنية من الخلايا السائلة الجرافين في جيوب سائلة متعددة تتراوح أحجامها من 300-400 نانومتر. من خلال إشعاعات الشعاع المستمر لشعاع الإلكترون، تؤدي الإلكترونات المذابة والراديكاليات إلى تفاعل ثانوي مع الملح والمذيبات.هنا لوحظ تحلل المنحل بالكهرباء وتشكيل طبقة SEI في المرحلة الأولى. خذ المزيد من الحذر عند التعامل مع الجرافين وشبكة TEM. إذا كنت لا تتعامل مع الجرافين والشبكة بشكل صحيح ، يمكن أن تتضرر بسهولة.في تجميع الخلايا، من المهم ضغط الخلية بإحكام بحيث لا يخرج المنحل بالكهرباء من الخلايا. ويمكن أيضا استخدام هذا الإجراء في مراقبة ديناميات بطاريات الصوديوم أيون، وبطاريات المغنيسيوم أيون، والبطاريات الثانوية أيون.

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

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

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

التحقيق ورسم الخرائط أسطح الكهربائي في خلايا الوقود الصلبة أكسيد

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

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

توصيف مواد الكهربائي للبطاريات ليثيوم ايون وايون الصوديوم عن طريق تقنيات الإشعاع السنكروترون

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

في الموقع النيوتروني مسحوق حيود عن طريق تفصيل بطاريات ليثيوم أيون

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

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

توصيف يشبع مجموعة المواد الثوابت ومنها الاعتماد درجة الحرارة لمواد الكهروإجهادية عن طريق الرنين الموجات فوق الصوتية الطيفي

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

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

تجهيز الكهربائي غير مائي وبناء خلايا بطارية ليثيوم أيون كوين

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

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

عالية السرعة كونتينووسوافي برلين حفز نثر مطياف لتحليل المواد

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

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

تركيز أيون شعاع تلفيق نانوباتيريس ليبون-على أساس الحالة الصلبة بطارية ليثيوم أيون للاختبار في الموقع

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

إعداد شبكات البلورات السائلة للحركة متذبذبة العيانية الناجم عن الضوء

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

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

إعداد الخلية عمله ثلاثة-القطب وتحليلات اليكتروديبوسيشن لبطاريات الليثيوم أيون

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