Summary

VB制作<sub> 2</sub> /空气电池电化学测试

Published: August 05, 2013
doi:

Summary

一种协议,提出了通过使用先前的锌/空气电池的技术开发研究多电子的金属/空气电池系统。上制造的电池,然后进行电化学测试,以评估其性能。

Abstract

调查多电子的新金属/空气电池系统的性能和使用性能的技术建议。合成纳米级的VB 2的方法,一步一步的过程以及氧化锆涂层应用到VB 颗粒稳定后出院。拆卸现有锌/空气电池的过程显示,除了建设新的工作电极,以取代传统的锌/空气电池阳极的纳米级VB 2阳极。最后,报告已完成VB 2 /空气电池的放电。我们发现,作为一个测试床使用锌/空气电池用于提供一致的配置,以高能量高容量纳米级的VB 2阳极的性能研究。

Introduction

作为阳极的二硼化钒 拥有数一数二的任何阳极材料的体积充电容量。该协议介绍的方法研究这个迷人的材料。金属锌在水溶液中主系统的主要的负极材料,由于金属锌的高两电子容量和重量5.8 KAH L-1和820安kg -1时 ,分别的电荷存储容量。*碳锌电池,被称为勒克朗谢细胞,首次引入了19 世纪 ,结合锌阳极二氧化锰(碳集电极电流)阴极氯电解质1。常见的碱性电池利用同一对夫妇,但用含水的碱金属氢氧化物电解质代替氯化物电解质。锌碳电池和碱性电池一起构成了大多数原电池售出1。当碱电池的二氧化锰正极在被替换由空气阴极,足够高的能量存储容量得以实现。此锌空气电池利用空气中的氧气,而通常见于1-3助听器电池。

我们的搜索一直专注于对更高容量的电池储能材料,可以传输多个电子每分子4-11。我们已经探讨各种各样的氧化还原夫妇当中,VB 2站出来作为一个非凡的碱性阳极能够释放11电子每VB 2,体积和重量容量20.7 KAH L-1和4060啊公斤-1。* 2004年,羊和同事报告VB 2的排放,而且还记录了扩展域的VB 2是容易受到腐蚀,碱的介质12。在2007年,我们报道了关于VB 颗粒涂层可以防止这种腐蚀,导致示范的VB 2 / AIR B2008年14 attery。

在本文中,我们提出了一个协议,用于研究新金属/空气系统采用以前开发的技术适用于VB 2 /空气电池锌/空气电池。作为一种高能量高功率密度阳极能够展示11电子氧化反应接近理论的内在能力4060啊ànanoscopicVB的阳极公斤-1增加电池电压和电池的负载能力。 VB 2 /空气的情侣使用的KOH / NaOH的碱性电解液,采用从锌/空气电池1相同的氧的空气中提取的阴极。在放电过程中不被消耗的碳电极催化剂阴极。

存在一个需要更多的理解VB 2 /空气系统,以进一步提高电池的性能。 VB 2纳米级材料的性能和使用性能,可以探索采用t他小区配置的锌/空气电池单元15,16。电化学测试可以进行纳米级VB 2 %的效率,性能,通过比较在不同的利率计息。

Protocol

1。准备纳米VB 2 纳米级的VB 2直接合成在1:2的摩尔比通过球磨元素钒和硼。 清洁50毫升碳化钨球磨罐,10个10毫米碳化钨球。下干空气的烘箱中在100℃下反应1小时,以确保所有的水蒸发。 擦拭干净球磨罐的内部,以确保没有残留物,如果残留可见,重复步骤1.1。 清洗前厅的手套箱氩3倍,每次10 min。转移到充满氩气的手套箱球磨罐,球,和…

Representative Results

电化学测试的执行,以确定VB 2 /空气电池的性能。在多个小区中所获得的结果提供了电池性能的重现性的证据。 图1比较了的VB 2 /空气电池在一个3000欧姆的(左)和千欧姆(右)排出。需要注意的是,放电电压,以及4060安时的馏分千克-1内在能力与纳米级的VB 2阳极高相比,宏观VB 2阳极电解槽,并且该单元格还保留在较高的速率更高的效率(?…

Discussion

建设的VB /空气电池以这种方式提供了学习能力和探测每11个电子的分子电荷转移发生这种情况,允许一个新的高容量电池的可能性。如果得到的结果并没有表现出可再现的结果,确保所有的锌负极材料的电池取出后,帽上的活性物质,有一个均匀分散的,并且,细胞粘没有任何泄漏。如果问题继续发生,确保电池是松下675锌/空气电池在日本不是德国。日本电池的垫圈应该出现不透明的和?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

笔者想承认美国国家科学基金会奖1006568为这个项目提供资金。

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  

Referências

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Citar este artigo
Stuart, J., Lopez, R., Lau, J., Li, X., Waje, M., Mullings, M., Rhodes, C., Licht, S. Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing. J. Vis. Exp. (78), e50593, doi:10.3791/50593 (2013).

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