En protokoll for å konstruere og teste Knappcelle av litium ion-batterier er beskrevet. De spesifikke prosedyrer for å lage en fungerende elektrode, forbereder en teller elektrode, montering en celle i en hanskerommet og testing cellen blir presentert.
Oppladbare lithium ion batterier har brede programmer i elektronikk, der kundene alltid kreve mer kapasitet og lengre levetid. Lithium ion-batterier har også blitt vurdert å bli brukt i elektriske og hybrid biler 1 eller enda strømnettet stabiliseringsoperasjoner systemer 2. Alle disse programmene simulere en dramatisk økning i forskning og utvikling av batteri materialer 3-7, inkludert nye materialer 3,8, doping 9, nanostrukturering 10-13, belegg eller overflate modifikasjoner 14-17 og romanen permer 18. Følgelig har et økende antall fysikere, kjemikere og materialer forskere nylig våget seg inn på området. Coin celler er mye brukt i forskningslaboratorier for å teste nye batteri materialer, selv for forskning og utvikling som mål store og kraftige programmer, blir liten mynt cellene ofte brukt for å teste kapasitet og hastighet mulighetene inye materialer i den innledende fasen.
I 2010 startet vi en National Science Foundation (NSF) sponset forskningsprosjekt for å undersøke overflaten adsorpsjon og disordering i batteriet materialer (Grant nei. DMR-1006515). I den innledende fasen av dette prosjektet, har vi kjempet for å lære teknikker for montering og testing mynt celler, som ikke kan oppnås uten en rekke hjelp av andre forskere i andre universiteter (gjennom hyppige samtaler, e-post utveksling og to befaringer). Dermed føler vi at det er gunstig å dokumentere, både tekst og video, en protokoll for montering og testing av en mynt celle, som vil hjelpe andre nye forskere på dette feltet. Dette arbeidet representerer "Bredere impact" aktivitetene våre NSF prosjekt, og det vil også bidra til å utdanne og inspirere studenter.
I denne videoen artikkelen, dokumentere vi en protokoll for å sette sammen en CR2032 mynt celle med en LiCoO a jobber elektrode, et Li teller elektrode,og (den mest brukte) polyvinylidene fluorid (PVDF) bindemiddel. For å sikre nye elever til lett gjenta protokollen, holder vi protokollen som konkret og tydelig som vi kan. Det er imidlertid viktig å merke seg at i konkrete forsknings-og utviklingsarbeid, mange parametere vedtatt her kan varieres. Først kan man lage mynt celler i ulike størrelser og teste jobbe elektroden mot en disk elektrode annet enn Li. Second, lagt til mengder C svart og bindemiddel i de arbeidende elektrodene er ofte varierte å passe bestemt formål av forskning, for eksempel, ble store mengder C svart eller inert pulver lagt til arbeiderklassen elektroden til å teste den "indre" ytelse av katoden materialer 14. Tredje, bedre bindemidler (annet enn PVDF) har også utviklet og brukt 18. Endelig kan andre typer elektrolytter (i stedet for LiPF 6) også brukes, faktisk, vil visse høyspente elektroder materialer krever bruk av spesielle electrolytes 7.
Etter vår erfaring er det mest kritiske trinnet i utarbeidelsen av arbeids elektroden lage gode slam med konsistens. Som vist i figur 4, kan overskytende NMP i slurry resultere i en sprukket belegg, mens utilstrekkelig NMP kan resultere i en porøs overflate. I arbeidet presenteres her, er CR2032 mynt celle saker som er 20 mm i diameter brukt. Det bør bemerkes at klokkebatteri tilfeller av forskjellige størrelser kan brukes, der elektroden størrelsene bør varieres deretter. Under celle montering, a…
The authors have nothing to disclose.
Vi ønsker å takke for støtten fra Keramikk programmet i Divisjon for Materials Research av US National Science Foundation, under tilskuddet nei. DMR-1006515 (program leder, Dr. Lynnette D. Madsen).
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
Poly(vinylidene fluoride) | Sigma-Aldrich | 182702 |
1-Methyl-2-pyrrolidinone, 99.5% | Alfa Aesar | 31903 |
LiCoO2 | Alfa Aesar | 42090 |
Carbon black, acetylene, 99.9+% | Alfa Aesar | 39724 |
LiPF6 in EC:DMC:DEC | MTI Corporation | EQ-Be-LiPF6 |
Celgard separator | Celgard | C480 |
Analog Vortex Mixer | VWR | 58816-121 |
Vacuum oven | ||
Vacuum pump | ||
Hydraulic press | ||
Coin cell case | MTI Corporation | EQ-CR2032-CASE-304 |
Spring and spacer | MTI Corporation | EQ-CR20SprSpa-304 |
Glovebox | mBraun | UNILAB |
Battery tester | Arbin Instruments | BT2143 |