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

Эта работа была поддержана Национальный фонд исследований Кореи (СРН), Грант № 2014R1A4A1003712 (BRL программа), Корея CCS R & D центр (KCRC) Грант, финансируемых правительством Кореи (Министерство науки, ИКТ и будущее планирование) (No. NRF-2014M1A8A1049303), End-Run грант от КИПНТ, финансируемых правительством Кореи в 2016 (Министерство науки, ИКТ и будущее планирование) (N11160058), носимых платформы материалы технологии центр (WMC) (NR-2016R1A5A1009926), национальные исследования Фонд гранта Кореи (СРН), финансируемых правительством Кореи (СР 2017H1A2A1042006-Глобальная программа стипендий кандидат), Национальный фонд исследований Кореи (NRF) Грант, финансируемых правительством Кореи (MSIP; Министерство науки, ИКТ и будущего планирования) (NRF-2018R1C1B6002624), Nano· Программа развития материальные технологии через национальные исследования фонд из Кореи (NRF) финансируется министерством науки и ИКТ и будущего планирования (2009-0082580) и ФНС Грант, финансируемых правительством Кореи (MSIP; Министерство науки, ИКТ и будущего планирования) (NRF-2018R1C1B6002624).

1. синтез СНО2 нанотрубок Electrospinning и последующей термической обработки17
<ol><li>Подготовьте раствор electrospinning.<ol>
<li>Растворите 0,25 g олова хлорид дигидрат в жидкостной смеси 1,25 г этанола и 1,25 г диметилформамида (DMF) при комнатной температуре (RT, 25 ° C).</li>
		<li>После перемешивани...

<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>

Есть важные шаги в рамках протокола. Во-первых передача графена на сетке ТЕА требует пристального внимания исследователей. Это важно для обработки сеток с помощью пинцета и не повредить любой из сетки, например, уничтожая аморфный углерод мембраны или изгиб кадра. Эти виды ущерба приве?...

Недавно потребление энергии постоянно увеличилась, а также важность энергии высокой производительности устройств хранения данных. Для удовлетворения такого спроса, разработку литий ионные батареи, которые имеют высокую плотность энергии, долговечность и безопасность является необходимым1,2. Для того, чтобы развивать батареи с превосходными свойствами, фундаментальное понимание механизмов хранения энергии во время работы от батарей является важным3,4,5.
В situ просвечивающей электронной микроскопии (ТЕА) обеспечивает богатые идеи, как он может показать как структурные, так и химической информации во время работы батареи3. Среди многих в situ методов ТЕА КСГ были использованы для наблюдения за динамикой lithiation наноматериалы6,,78,9,10,11 ,12. КСГ состоят из жидкости карман опечатали два графена мембран, которые обеспечивают интерфейс фактической электрод/электролита, предотвращая испарение жидкости внутри высокого вакуума в6,ТЕА в колонке7. Преимущества КСГ являются, что они позволяют Улучшенный пространственным разрешением и высокой контрастности изображения, потому что они используют электрон прозрачный Моноатомные толщиной графена как жидкости, уплотнения мембраны13,14,15 ,16. Кроме того обычные ТЕА могут быть применимы к наблюдать реакции батарея, без использования дорогих в situ Держатели ТЕА.
В этом тексте мы представляем, как lithiation реакцию может наблюдаться с КСГ. конкретно, электронного пучка облучения производит сольватированного электронов внутри жидким электролитом, и они инициировать lithiation, разделив Li ионов от молекул растворителя.
КСГ также служат наиболее оптимальной платформы позволяют прямого наблюдения наноматериалов с различными морфологии, в том числе наночастиц6,9, нанотрубки7,10,11, и даже многомерные материалы12. Вместе с ex situ ТЕА анализ электродных материалов после тестирования фактической электрохимической ячейки вполне возможно, что система GLC, представленные здесь может использоваться для расследования механизм Основные реакции.
С такими преимуществами КСГ и эксперименты ex situ мы представляем здесь подробные эксперимент методы для исследователей, которые готовы проводить подобные эксперименты ГЖХ. Протоколы охватывают 1) синтез олова (IV) оксид (2SnO) нанотрубок как типичный одномерный наноструктурированных материалов электрода, 2) тест ячейка электрохимического аккумулятора, 3 Подготовка ГЖХ и 4) производительности в реальном времени ТЕА наблюдения.

<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

В этой работе мы представляем подготовки графена жидкой клеток (КСГ), инкапсуляции электродных материалов и органических электролитов жидкости между двух листов графена и поверхностным синтез одномерный наноструктур electrospinning. GLC позволяет в situ просвечивающей электронной микроскопии (ТЕА) на lithiation динамику электродных материалов. В situ GLC-ТЕА с помощью электронного луча для изображений и lithiation можно использовать не только реалистичные батареи электролитов, но и с высоким разрешением изображений различных морфологических, фаза, и отличные переходы.

SnO2 нанотрубок были сфабрикованы electrospinning и последующего обжига, во время которого nanotubular и пористых структур можно увидеть четко, согласно SEM изображения (рис. 3). Такая структура nanotubular приходит от разложения PVP, в то время как Sn прекурсоро?...

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

Здесь мы представляем собой протокол для изготовления и подготовки жидкого ячейки графена для наблюдения на месте передачи электронной микроскопии, наряду с синтез электродных материалов и электрохимических батарея клетки тесты.

Подготовка клетки графена жидкость для наблюдения за литий ионный аккумулятор материала

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

Эта графеновая жидкая клетка обеспечивает передачу электронной микроскопии для этой динамики в жидком электролите. Такая динамика может предоставить богатую информацию о рабочих механизмах литий-ионных аккумуляторов и способствует проектированию современных аккумуляторных устройств. Преимущества графеновой жидкой клетки в том, что она позволяет TEM изображения в жидком электролите обеспечивая хорошее пространственное разрешение и высокий контраст изображения.В дополнение к превосходному качеству изображения, он также может предоставить информацию о различных морфологических фаз и межфациальных переходов. С помощью только письменного протокола, трудно следовать этому методу, потому что многие технические шаги проводятся вручную. Многие навыки требуют точности и точности, где использование терпения настоятельно рекомендуется.Даже если вы правильно следуете каждому протоколу, вы все равно можете провалить эксперимент, потому что обработка графена и сетки передачи графена затруднена. Для начала подготовьте электроспиннинговое решение, описанное в сопроводительном текстовом протоколе. Перенесите его в десятимилитрный шприц и оснастив шприц иглой 25 калибра.Затем вымойте цель. Возьмите прямоугольный кусок гибкой нержавеющей стали и помойте его дейонизированной водой, а затем этанолом. Повторите этот процесс два-пять раз.После очистки воздух высушит сталь при 60 градусах по Цельсию в течение 10 минут. После высыхания, исправить гибкую нержавеющую сталь на барабанщика с лентой. Далее откройте программное обеспечение электроспиннинг контроллера и введите скорость потока 10 микролитров в минуту, требуя общего объема раствора в пять миллилитров.Зафиксните шприц с 25 калибровочных игл в электроспиннинг устройства и использовать ленту, чтобы исправить его на месте. Теперь нажмите шприц к коллектору, пока электроспиннинг решение течет хорошо через 25 калибровочных иглы. Затем соедините кончик иглы с двухкоеманные крокодиловые зажимы, которые также подключены к коллектору.Перед началом программы электроспиннинга включите ролик и вращай коллектор при 100 об/мин. Затем инициировать программное обеспечение электроспиннинг программы. Когда спиннинг начинается, модулировать прикладное напряжение до 16 киловольт так, что конус Тейлора формы.Когда процесс электроспынинга закончен, слом, как-закрученные нановочистки на гибкой нержавеющей стали с бритвой и передать их в глиноземную коробку. Затем вставьте глиноземную коробку в коробое печь и установите условия тепловой обработки для коробоной печи. После кальцинации охладить печь до 50 градусов по Цельсию, а затем перенести кальцинированные нанотрубки в стеклянный флакон.Для начала приготовьте электродную суспензию. Поместите его на верхней стороне медной фольги на стеклянный субстрат и бросить его равномерно толщиной около 60 микрон с помощью литья ролика. Затем высушите суспензию литой фольги при 60 градусах по Цельсию в течение 10 минут.После высыхания, запечатать его в полиэтиленовый пакет до готовности к сборке клеток. Для начала сборки клеток нагрейте конвекционную духовку до 150 градусов по Цельсию и поместите суспензию из медной фольги в духовку. Потяните вакуум в духовке с помощью роторного насоса, чтобы высушить остаточный растворитель в шламе, избегая при этом окисления медной фольги.После нагрева суспензии литые медной фольги при температуре 150 градусов по Цельсию в течение двух часов, пополнить конвекционную печь с воздухом, закрыв вакуумную линию и открытие вентиляционной линии в роторный насос, чтобы открыть камеру. Затем возьмите суспензию литые медной фольги из камеры и пробить его с кругом перфоратор. Взвесить пролитую суспензию отлитой медной фольгой.Используйте половину ячейки для сборки аккумуляторных элементов и поместите суспензию литой медной фольги в нижней части аккумулятора. Затем перенесите образцы в анте-камеру бардачка. Вакуум анте-камеры в течение 30 минут, а затем передать образцы на внутренний бардачок.В бардачке, собрать батареи, начиная с нижней батареи, то суспензии литые медной фольги, сепаратор, прокладка, прокладка, пружина, и, наконец, верхний аккумулятор. Используйте уплотнитель для сжатия аккумуляторной батареи в полный аккумулятор. Затем переместите батареи в анте-камеру бардачка.После того, как вакуум был освобожден, удалить батареи из бардачка. Возраст батареи при комнатной температуре в течение одного-двух дней. Затем вставьте ячейки в тестер аккумуляторных батарей.Рассчитайте соответствующий ток, а затем примените соответствующий ток для каждой батареи с помощью программы тестера аккумуляторных батарей. Для начала синтезировать графен путем химического осаждения пара и использовать ножницы, чтобы сократить медную фольгу с графеном до трех на три миллиметра квадратов. Поместите четыре части медной фольги между двумя стеклянными слайдами и нажмите, чтобы сделать их плоскими.Следующее место полностью углеродного золота сетки на каждый кусок медной фольги. Капля 20 микролитров изопропилового спирта на золотой сетке медной фольги комбо. Затем удалите спирт и высушите образец при 50 градусах по Цельсию в течение пяти минут.Затем очистите шестиметровую стеклянную чашку Петри изопропиловым спиртом и деионизированной водой, чтобы избежать загрязнения частицами кремния. Затем добавьте в блюдо десять миллилитров 0,1 молярного аммония персульфата и вытравлите медную фольгу. Инкубировать образец в растворе в течение шести часов.Используйте платиновую петлю, чтобы переместить золотые сетки в стеклянную чашку Петри, наполненную деионизированной водой, и нагреть ее до 50 градусов по Цельсию, чтобы полностью удалить оставшиеся загрязняющие вещества из травления. Затем снимите сетки и высушите их в течение шести часов при комнатной температуре. Подготовьте смесь электролита и нанотрубки, рассеяв 0,06 грамма порошка нанотрубки в 10 миллилитров электролита, который состоит из 1,3 молярного литиевого гексафторофосата и этилен карбоната и диэтиленового карбоната в соотношении 3-7 объемов с 10 процентами веса карбоната фторэтилена.Затем переместите графен, переданные сетки и электролитную смесь, в перчаточный ящик, наполненный аргоном. Чтобы собрать ячейку, сначала поместите одну сетку на дно. Затем уроним 20 микролитров электролитной смеси на нижнюю сетку.Быстро используйте пару пинцетов, чтобы поместить другую сетку поверх нижней сетки до того, как электролит высох. Высушите образец внутри бардачка в течение 30 минут, в течение которых жидкость спонтанно инкапсулируется между двумя листами графена по мере высыхания. Нанотрубки оксида олова, изготовленные с помощью электроспиннинга и последующей кальцинации, показаны здесь на изображении SEM.TEM показывает, что такие пористые участки более визуально ясны, о чем свидетельствует ряд белых пятен в нанотрубки. Это потому, что кристаллические структуры оксида олова iv являются поликристаллические структуры касситерита. С точки зрения электрохимических характеристик нанотрубок олова iv oxide, профиль заряда и разряда демонстрирует стабильные профили напряжения с начальной куломбической эффективностью 67,8% Плато напряжения, которое существует на 0,9 вольт, может быть отнесено к двухфайлической реакции.Нанотрубки олова iv oxide демонстрируют стабильную езду на велосипеде на 500 миллиампер на грамм с куломбической эффективностью выше 98%Кроме того, нанотрубки сохраняют значительную емкость, даже при высокой плотности тока 1000 миллиампер на грамм. Время серии TEM видео графен жидких клеток показывает на несколько жидких карманов, размеры которых варьируются от 300-400 нанометров. Через постоянное облучение электронного луча растворенные электроны и радикалы вызывают вторичную реакцию солью и растворителем.Здесь на начальном этапе наблюдалось разложение электролита и образование слоя SEI. Позаботьтесь о том, как обработать графен и сетку TEM. Если вы не справиться графена и сетки должным образом, они могут быть легко повреждены.В клеточной сборке важно плотно сжать клетку, чтобы электролит не вышел из клеток. Эта процедура также может быть использована для наблюдения за динамикой натрийо-ионных батарей, магниево-ионных батарей и вторичных ионных батарей.

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Строительство и испытания монет клетки литий-ионных батарей

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

Исследование и картирование поверхности электродов в ТОТЭ

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

Характеристика электродных материалов для литий-ионных и натрия-ионных аккумуляторов с использованием методов синхротронного излучения

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

В Ситу нейтронной порошковой дифракции Использование пользовательских производства литий-ионных батарей

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

Характеристика полный набор материальных констант и их зависимости от температуры для пьезоэлектрических материалов с помощью резонансной ультразвуковой спектроскопии

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

Номера для водного Обработка электрода и строительство литий-ионный монет клеток

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

Высокоскоростной непрерывном стимулировали Бриллюэна рассеяния спектрометр для анализа материалов

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

Целенаправленные Ион луч изготовление Nanobatteries ЛИПОН основе твердотельных литий ионный на месте тестирования

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

Подготовка жидких кристаллов сетей для макроскопических колебательного движения, вызванные света

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

Подготовка клетки тремя электродами монет и электроосаждение аналитика для литий ионных батарей

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