VBの作製<sub> 2</sub電気テスト用> /空気電池
Summary
プロトコルは、亜鉛/空気電池用に開発以前の技術を使用して、マルチ電子金属/空気電池システムを研究するために提示される。電気化学的テストは、パフォーマンスを評価するために作製した電池に対して行われる。
Abstract
新しいマルチ電子金属/空気電池システムの特性および性能を調査するための手法が提案され、提示されます。ナノVB 2を合成する方法は、放電時に安定化のためのVB 2粒子に酸化ジルコニウムコーティングを塗布するためだけでなく段階的な手順として提示される。既存の亜鉛/空気電池を分解するためのプロセスは、ナノVB 2アノードを有する従来の亜鉛/空気電池アノードに代わる新たな作用電極の付加構造において、示されている。最後に、完成したVB 2 /空気電池の放電が報告されます。我々はテストベッドとして、亜鉛/空気電池を使用して、高エネルギー、高容量ナノVB 2陽極の性能を研究する一貫性のある構成を提供することが有用であることを示している。
Introduction
陽極としてバナジウムホウ 任意の負極材の最高容積充電容量の間で持っています。このプロトコルは、この魅力的な材料を研究するための方法を紹介します。金属亜鉛は5.8電気量L -1とそれぞれ820ああキロ-1、の亜鉛金属の高い二電子の体積と重量電荷蓄積容量に起因する水系主要システムにおける優勢なアノード材料となっています。として知られる*亜鉛カーボン電池、ルクランシェ電池は、最初に塩化物電解質1に二酸化マンガン（炭素集電体）カソードと亜鉛アノードを組み合わせることで、19 世紀に導入されました。一般的なアルカリ電池は、同じカップルを利用しますが、水酸化アルカリ電解液と塩化物電解質に置き換えられます。一緒に亜鉛炭素とアルカリ電池は一次電池の大部分を構成するには、1を売却した。アルカリ電池における二酸化マンガンのカソードが交換されると空気極によって、実質的に高いエネルギー貯蔵容量が達成される。この空気亜鉛電池は、空気から酸素を利用し、共通1-3補聴器電池に見出される。
より大容量のバッテリーストレージのため、Googleの検索は、分子4-11ごとに複数の電子を転送することができます材料に焦点を当てている。我々は検討されている酸化還元対の多種多様な中で、VB 2が 20.7電気量L -1の体積と重量容量を持つ、VB 2あたり11の電子を放出することが可能な臨時アルカリ陽極として際立っていると4060ああ、それぞれ-1キロ。で* 2004年、ヤンと共同研究者は、VB 2の排出を報告しただけでなく、VB 2はアルカリメディア12での腐食の影響を受けやすくなっている拡張ドメインを記録した。 2007年には、VB 2粒子でコーティングがVB 2 /空気Bのデモにつながる、この腐食13を防止することが報告2008年14 attery。
本稿では、VB 2 /空気電池に適用される以前に亜鉛/空気電池のために開発された技術を採用した新しい金属/空気システムを調査するために使用されるプロトコルを提示します。 nanoscopicVB 2アノードは増加し、バッテリ電圧とバッテリの負荷能力に-1キロ4060ああの理論的な固有の能力に近づい11電子酸化反応を示すことができる高エネルギーの高電力密度アノードとして提示される。 VB 2 /空気カップル亜鉛/空気電池1から抽出された同じ酸素空気カソードを採用し、KOH /水酸化ナトリウムのアルカリ電解液を使用しています。炭素電極触媒カソードは、放電中に消費されていません。
さらに、電池性能を向上させるために、より深い理解のために必要VB 2 /空気システムが存在する。ナノVB 2材料の特性と性能をtを用いて検討することができます亜鉛/空気電池15,16の彼はセル構成。電気化学試験は、ナノスケールのVB 2に対して実行することができます 様々な速度でのパーセント効率化によるパフォーマンスを比較することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
このようにVB 2 /空気電池の建設は新たな大容量バッテリの可能性を可能にし、発生した分子の電荷移動当たり11電子を勉強し、プローブする機能を提供します。場合得られた結果は、キャップに活物質の均一な分散が存在すること、亜鉛陽極の材料の全てがバッテリから除去されたことを確認して、再現可能な結果を示さないため、細胞を適切にリークすることなく、任意に接着…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、このプロジェクトに資金を供給するための国立科学財団賞1006568を確認したいと思います。
Materials
| MATERIALS | |||
| Boron | Alfa Aesar | 11337 | |
| Diethyl Ether | J.T. Baker | 9244-06 | 4L |
| Epoxy | Loctite | Heavy Duty 5 min setting time | |
| Isopropyl Alcohol | |||
| Panasonic 675 Zinc/Air cell | Panasonic | PR675H | Made in Japan (not German) |
| C-NERGY Super C65 | Timcal | Graphitic carbon black | |
| Vanadium | Aldrich | 262935 | |
| Vanadium Diboride | American Elements | 12007-37-3 | |
| Zirconium Chloride | Spectrum | Z20001 | |
| EQUIPTMENT | |||
| 50-mL round bottom flask | Fisher Scientific Co LLC | CG151001 | |
| Diagonal cutting pliers | Hardware store | ||
| Hot/stir plate | IKA | C-MAG HS 7 | |
| Glove box | Labconco | Precision Basic | |
| Ten 10-mm tungsten carbide balls | Lab Synergy | 55.0100.08 | |
| Tungsten carbide milling jar | Lab Synergy | 50.8600.00 | |
| Razor blade | Hardware store | ||
| Retsch PM 100 planetary ball mill | Retsch | 205400003 | |
| Stir bar | VWR International | 58947-140 |
References
- Linden, D., Reddy, T. B. . Handbook of Batteries. , (2010).
- Rogulski, Z., Czerwin’ski, A. Cathode Modification in the Leclanche’ Cell. Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).
- Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. A review on air cathodes for zinc – air fuel cells. Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).
- Yu, X., Licht, S. High capacity alkaline super-iron boride battery. Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).
- Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery. Science. 285, 1039-1042 (1990).
- Licht, S. Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).
- Licht, S., Myung, N. Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries. Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).
- Licht, S., Ghosh, S. High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries. Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).
- Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry. The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).
- Licht, S. Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain. J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).
- Gao, X. -. P., Yang, H. -. X. Multi-electron materials for high energy density batteries. Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).
- Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries. Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).
- Licht, S., Yu, X., Qu, X. Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery. Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).
- Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage. Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).
- Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode. Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).
- Licht, S., et al. Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries. Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).
