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

Bu eser Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (NMG tarafından) desteklenmiştir, No 2014R1A4A1003712 vermek (BRL programı), Kore CCS R & D Center (KCRC) vermek (No (Bilim Bakanlığı, ICT ve gelecek planlama) Kore hükümeti tarafından finanse NRF-2014M1A8A1049303), 2016 yılında (Bilim Bakanlığı, ICT ve gelecek planlama) Kore hükümeti tarafından finanse KAIST End-Run bir hibe (N11160058), giyilebilir Platform malzemeleri teknoloji Center (WMC) (NR-2016R1A5A1009926), bir ulusal araştırma Kore (NMG) Grant (NMK-2017H1A2A1042006-Global doktora burs programı), Kore hükümeti tarafından finanse temeli (MSIP; Kore hükümeti tarafından finanse edilen bir Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (NMG) hibe Bilim, ICT ve Gelecek Planlama Bakanlığı) (NMK-2018R1C1B6002624), Nano· Malzeme teknolojisi geliştirme programı aracılığıyla Ulusal Araştırma Vakfı, Kore (Bilim Bakanlığı ve bir ICT ve gelecek planlama (2009-0082580) ve (MSIP; Kore hükümeti tarafından finanse NMG grant tarafından finanse edilen NMG) Bilim, ICT ve Gelecek Planlama Bakanlığı) (NMK-2018R1C1B6002624).

1. SnO2 nanotüpler Electrospinning ve sonraki ısıl işlem17 tarafından sentezi
<ol><li>Bir electrospinning çözüm hazırlamak.<ol>
<li>1,25 g etanol ve dimethylformamide (DMF) Oda sıcaklığında (RT, 25 ° C) 1,25 g solvent karışımı teneke klorür dihydrate 0, 25 g geçiyoruz.</li>
		<li>Karıştırma için 2 h sonra polyvinylpyrrolidone (PVP) 0.35 g electrospinning ekleyin ve başka bir 6 h için karışımı ilave edin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sn habercisi/PVP bileşik na...

<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>

İletişim kuralına kritik adımlar vardır. Öncelikle, TEM ızgara üzerine grafen transferini araştırmacıların dikkat gerekir. Izgaralar cımbızla başa ve herhangi bir kılavuz, örneğin çerçeve bükme veya şekilsiz karbon membran yok zarar vermemesi önemlidir. Bu tür zararların zavallı grafen kapsamýnda neden ve sıvı cepler sayısını etkiler. Ayrıca, üst kılavuzunda yer alan doğru konuma yerleştirerek önemlidir. Önce sıvı kurudu iletişim kuralında açıklandığı gibi üst kılavuz hı...

Son zamanlarda, enerji tüketimi sürekli, yanı sıra yüksek performanslı enerji depolama aygıtları önemi artmıştır. Böyle bir talep, yüksek enerji yoğunluğu var Lityum-iyon piller gelişimi karşılamak için dayanıklılık ve emanet olduğunu gerekli1,2. Pil ile üstün özellikleri geliştirmek için bir temel enerji depolama mekanizmaları akü işlemi sırasında temel3,4,5. anlaşılmasıdır
O piller3işlemi sırasında hem yapısal hem de kimyasal bilgi gösterebilir gibi in situ transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ilgili zengin bilgiler sağlar. Nanomalzemeler6,7,8,9,10,11 lithiation dinamikleri gözlem için birçok in situ TEM teknikleri arasında GLCs kullanılan ,12. GLCs TEM sütun6,7yüksek vakum içinde sıvı buharlaşma engelleyerek bir gerçek Elektrot/Elektrolit arabirim sağlayan iki grafen membranlar tarafından mühürlü bir sıvı cep oluşur. Onlar elektron şeffaf kalın Monatomik grafen membran13,14,15 mühürleme sıvı istihdam çünkü onlar bir üstün uzaysal çözünürlük ve Yüksek Karşıtlık görüntüleme izin GLCs avantajları ,16. Ayrıca, geleneksel TEM pahalı in situ TEM sahipleri kullanmadan pil reaksiyonlar gözlemlemek için geçerli olabilir.
Bu metin, biz nasıl lithiation reaksiyon GLCs. ile özel olarak gözlenen tanıtmak, elektron ışını ışınlama solvated elektron sıvı elektrolit içinde üretir ve Li iyonlarının çözücü molekülleri ayırarak lithiation başlatmak.
GLCs aynı zamanda Nanomalzemeler nano tanecikleri6,9, nanotüpler7,10,11, dahil olmak üzere çeşitli türleri morfoloji ile doğrudan gözlem izin ve hatta için en uygun platform olarak hizmet çok boyutlu malzemeleri12. Elektrokimyasal hücre test sonra elektrot malzemelerin ex situ TEM analizi ile birlikte, burada sunulan GLC sistemi temel tepki mekanizması araştırmak için kullanılabilir mümkündür.
GLCs ve ex situ deneyler gibi avantajları ile biz burada ayrıntılı deney yöntemleri benzer GLC deneyler yürütmek isteyen araştırmacılar için tanıtmak. İletişim kuralları 1) teneke (IV) oksit (SnO2) nanotüpler sentezi tipik tek boyutlu nanostructured Elektrot malzemeleri, 2 kapak) elektrokimyasal pil hücre testi, 3) GLC hazırlanması ve 4) gerçek zamanlı TEM performansını gözlem.

<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

Bu çalışmada, biz elektrot malzeme ve iki grafen yaprak ve electrospinning kullanarak tek boyutlu nanoyapıların facile sentezi arasında organik sıvı elektrolit Kapsüllenen grafen sıvı hücreleri (GLCs), hazırlanması tanıtmak. GLC in situ iletim elektron mikroskobu (TEM) Elektrot malzemeleri lithiation dynamics için sağlar. Situ GLC-TEM görüntüleme ve lithiation için bir elektron ışını kullanarak sadece gerçekçi batarya elektrolitler, aynı zamanda çeşitli morfolojik yüksek çözünürlüklü görüntüleme kullanmak, faz ve interfacial geçişler.

SnO2 nanotüpler electrospinning ve sonraki calcination sırasında nanotubular ve gözenekli yapıları açıkça, SEM göre resmi (resim 3bir) görülebilir, fabrikasyon. Sn habercisi çekirdek dışa nedeniyle Kirkendall etkisi17,18taşındı iken böyle bir nanotubular yapı PVP, ayrışma gelir. Ayrıca, olgunlaşma Ostwald SnO2 nanogains19...

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

Burada, imalat ve in situ iletim elektron mikroskobu gözlem, bir sentez elektrot malzeme ve elektrokimyasal pil hücre testleri ile birlikte grafen sıvı hücre hazırlanması için bir iletişim kuralı mevcut.

Lityum-iyon pil malzeme gözlenmesi için Graphene sıvı hücreleri hazırlanması

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

Bu grafen sıvı hücre sıvı elektrolit bu dinamikleri için iletim elektron mikroskobu sağlar. Bu dinamikler Lityum-iyon pillerin çalışma mekanizmaları hakkında zengin bilgiler sağlayabilir ve gelişmiş pil cihazlarının tasarlanmasına katkıda bulunur. Grafen sıvı hücrenin avantajları, iyi mekansal çözünürlük ve yüksek görüntüleme kontrastı sağlayan sıvı elektrolitte TEM görüntülemesi sağlamasıdır.Görüntünün üstün bir kaliteye ek olarak, aynı zamanda çeşitli morfolojik faz ve interfacial geçişler hakkında bilgi sağlayabilir. Birçok teknik adım elle yürütüldüğünden, yalnızca yazılı bir protokolle bu yöntemi takip etmek zordur. Becerilerin bir çok doğruluk ve hassasiyet gerektirir, burada sabır kullanımı şiddetle tavsiye edilir.Her protokolü doğru şekilde izleseniz bile, grafen ve grafen aktarım ızgaralarını işlemek zor olduğundan denemede yine de başarısız olabilirsiniz. Başlamak için, eşlik eden metin protokolünde açıklandığı gibi elektrospinning çözeltisini hazırlayın. On mililitrelik şırınga içine aktarın ve 25 gauge iğne ile şırınga donatmak.O zaman hedefi yıka. Esnek paslanmaz çelik dikdörtgen bir parça alın ve deiyonize su ile yıkayın, etanol takip. Bu işlemi 2-5 kez tekrarlayın.Temizlendikten sonra, hava çeliği 60 derecede 10 dakika kurutun. Kurutuldıktan sonra, esnek paslanmaz çeliği bantla bateristin üzerine sabitleyin. Ardından, elektrospinning denetleyici yazılımını açın ve toplam beş mililitrelik çözüm hacmi gerektiren dakikada 10 mikrolitrelik bir akış hızı girin.Fırdayan 25 gauge iğneile fırdama elektrospinning cihazına sabitleyin ve yerinde düzeltmek için bant kullanın. Şimdi elektrospinning çözeltisi 25 gauge iğne ile iyi akana kadar kolektör doğru şırınga basın. Daha sonra iğnenin ucunu, kolektöre de bağlı olan çift uçlu timsah kliplerine bağlayın.Elektrospinning programını başlatmadan önce, silindiri açın ve 100 rpm'de toplayıcıyı döndürün. Sonra elektrospinning programı yazılımı başlatın. İplik başladığında, uygulanan gerilimi 16 kilovolta modüle edin, böylece Taylor konisi oluşur.Elektrospinning işlemi tamamlandığında, esnek paslanmaz çelik üzerinde döndürülmüş nanofiberleri jiletle kazıyın ve bir alümina kutusuna aktarın. Sonra kutu fırıniçine alümina kutusunu ekleyin ve kutu fırın için ısıl işlem koşullarını ayarlayın. Kalsinasyondan sonra fırını 50 dereceye kadar soğutun ve kalsinli nanotüpleri cam bir şişeye aktarın.Başlamak için, elektrot bulamaç hazırlayın. Cam substrat üzerinde bakır folyo üst tarafında yerleştirin ve bir döküm rulo kullanarak yaklaşık 60 mikron kalınlığında eşit döküm. Daha sonra bulamaç döküm folyoyu 60 derecede 10 dakika boyunca havakurutun.Kurutuldıktan sonra, hücre montajı için hazır olana kadar plastik bir torbanın içine kapatın. Hücre montajına başlamak için konveksiyon fırınını 150 dereceye ısıtın ve bulamaç döküm bakır folyoyu fırına yerleştirin. Bakır folyo oksidasyon kaçınarak bulamaç içinde artık çözücü kurutmak için bir döner pompa kullanarak fırında vakum çekin.Bulamaç döküm bakır folyo 150 santigrat derecede iki saat ısıtıldıktan sonra, vakum hattını kapatarak konveksiyon fırınını havaile doldurun ve hazneyi açmak için döner pompadaki havalandırma hattını açın. Sonra bulamaç döküm bakır folyo odasından almak ve bir daire puncher ile yumruk. Delinmiş bulamaç döküm bakır folyo tartın.Pil hücrelerinin montajı için yarım hücre kullanın ve bulamaç döküm bakır folyoyu pil hücresinin altına yerleştirin. Daha sonra örnekleri torpido kutunun ön odasına aktarın. Ön odayı 30 dakika vakumlayın ve örnekleri iç torpido glove kutusuna aktarın.Torpido durumda, alt pil hücresi ile başlayan pil hücrelerini monte edin, sonra bulamaç döküm bakır folyo, ayırıcı, conta, spacer, yay, ve son olarak, üst pil hücresi. Pil hücresini tam bir pil hücresine sıkıştırmak için bir kompaktör kullanın. Daha sonra pil hücrelerini torpido kutusunun ön odasına taşıyın.Vakum serbest bırakıldıktan sonra, pil hücrelerini torpido kutusundan çıkarın. Pili oda sıcaklığında 1-2 gün yaşlayın. Ardından hücreleri pil hücresi sınayıcısına takın.Uygun akımı hesaplayın ve pil hücresi test programını kullanarak her pil hücresi için uygun akımı uygulayın. Başlamak için, kimyasal buhar birikimi ile grafen sentezve üç üç milimetre kareler grafen ile bakır folyo kesmek için makas bir çift kullanın. Iki cam slaytlar arasında dört bakır folyo parçaları yerleştirin ve düz yapmak için basın.Bakır folyo her parça üzerinde bir sonraki yer tamamen karbon altın ızgaraları. Altın ızgara bakır folyo açılan üzerinde izopropil alkol 20 mikrolitre bırakın. Sonra alkol çıkarın ve 50 santigrat derecede beş dakika boyunca örnek kuru.Sonraki silikon parçacıkları ile kontaminasyonönlemek için izopropil alkol ve deiyonize su ile altı santimetre cam Petri çanak temiz. Sonra çanak 0.1 molar amonyum persülfat on mililitre ekleyin ve bakır folyo etch. Numuneyi çözeltide altı saat kuluçkaya yatırın.Altın ızgaraları deiyonize suyla dolu bir cam Petri kabına taşımak için platin bir döngü kullanın ve kazınmış kalan kirleticimaddeleri tamamen çıkarmak için 50 santigrat dereceye ısıtın. Sonra ızgaraları çıkarın ve oda sıcaklığında altı saat kuru. 1.3 molar lityum heksafloroforokaz ve etilen karbonat ve diethilen karbonat oluşan 10 mililitre elektrolit, nanotüp tozu0,06 gram dağıtarak elektrolit ve nanotüp karışımı hazırlayın floroetilen karbonat yüzde 10 ağırlık ile üç ila yedi hacim oranı.Daha sonra grafen transfer ızgaraları ve elektrolit karışımı argon dolu bir eldiven kutusuna taşıyın. Hücreyi birleştirmek için, ilk olarak bir ızgarayı en altına yerleştirin. Sonra alt ızgara üzerinde elektrolit karışımı 20 mikrolitre bırakın.Elektrolit kurumadan önce alt ızgaranın üstüne başka bir ızgara yerleştirmek için bir çift cımbız kullanın. Numuneyi eldiven kutusunun içinde 30 dakika kurutun ve bu süre zarfında sıvı kururken iki grafen levha arasında kendiliğinden kapsüllenir. Elektrospinning ve sonraki kalsinasyon ile imal edilen tin iv oksit nanotüpler burada bir SEM görüntü de gösterilmiştir.TEM, bu tür gözenekli sitelerin görsel olarak daha net olduğunu ve nanotüplerin içindeki bir dizi beyaz lekeyle gösterilir. Bunun nedeni, tin iv oksitin kristal yapılarının polikristalin cassiterite yapıları olmasıdır. Tin iv oksit nanotüplerin elektrokimyasal özellikleri açısından, şarj ve deşarj profili% 67.8 başlangıç coulombic verimliliği ile istikrarlı voltaj profilleri sergiler Voltaj plato, 0.9 volt var, iki faz reaksiyonu atfedilebilir.Tin iv oksit nanotüpler% 98 üzerinde coulombic verimliliği ile gram başına 500 miliamper istikrarlı bisiklet sergilemek, nanotüpler gram başına 1, 000 miliamp yüksek akım yoğunluğu bile, önemli kapasiteye sahip. Grafen sıvı hücrelerinin bir zaman serisi TEM video boyutları 300-400 nanometre arasında değişen birden fazla sıvı cepleri gösterir. Sürekli elektron ışını ile çözünmüş elektronlar ve radikaller tuz ve çözücü ile ikincil bir reaksiyonuyguluyorlar.Burada elektrolitin ayrışması ve sei tabakasının oluşumu ilk aşamada gözlenmiştir. Grafen ve TEM ızgarası ile ilgili olarak ekstra dikkat edin. Grafen ve ızgarayı düzgün bir şekilde işlemezseniz, kolayca zarar görebilirler.Hücre montajında, elektrolitin hücrelerden çıkmaması için hücreyi sıkıca sıkıştırmak önemlidir. Bu işlem aynı zamanda sodyum-iyon piller, magnezyum-iyon piller ve ikincil iyon pillerin dinamikleri gözlemleyerek kullanılabilir.

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

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

Katı Oksit Yakıt Hücreleri Elektrot Yüzeyler Sondalama ve Haritalama

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

Sinkrotron Radyasyon Teknikleri Kullanarak Lityum İyon ve Sodyum iyon piller için elektrot Malzemelerin Karakterizasyonu

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

Yerinde Nötron Toz Kırınım olarak Ismarlama Lityum-iyon Piller kullanma

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

Tam Set Malzeme sabitleri Karakterizasyonu ve rezonans Ultrason Spektroskopisi kullanarak Piezoelektrik Malzemelerin Onların Sıcaklık Bağımlılığı

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

Lityum-ion Coin Hücrelerinin Susuz Elektrot İşleme ve İnşaat

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

Yüksek hızda sürekli uyarılan Brillouin saçılma Spektrometre için malzeme analizi

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

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

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

Işık tarafından indüklenen makroskopik salınım hareketi için sıvı kristal ağlar hazırlanması

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

Üç elektrot madeni para hücre hazırlık ve Electrodeposition analiz için lityum-iyon pil

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