Caracterización de Baterías de Ión de Litio Usando el Método del ATÚN de PeakForce

Por los Editores de AZoNano

Índice

Introducción
Caracterización de Baterías de Ión de Litio
Optimización del Contenido de PVDF+AB en el Cátodo0.80.150.052 de LiNiCoAlO
Conclusiones
Bruker

Introducción

las baterías de ión de litio ligeras con su densidad de alta energía se han convertido en una parte integrante de casi todos los dispositivos electrónicos del consumidor. Este dispositivo de almacenamiento de la energía encuentra su última aplicación de vehículos corrientes. Sin Embargo, el solamente cerca de 10% de las capacidades teóricas de baterías de ión de litio ha podido ser explotado. Por Lo Tanto, más investigación se está haciendo para aumentar la formulación y la estructuración de los materiales del ánodo y del cátodo, de la vida y del costo útil, de la química de los materiales y de las características del seguro. El electrodo de la batería es construido atando micrómetro a los materiales de la talla del nanómetro usando los añadidos y dejando el espacio móvil para las iones de litio. El uso del salto de los nanomaterials en tal moda tiene ventajas tales como capacidad creciente y alto de la batería que cargan y que descargan tipo. El método del ATÚN de PeakForce se puede utilizar para la caracterización de las baterías de litio como se explica en las secciones subsiguientes.

Caracterización de Baterías de Ión de Litio

Los materiales usados como cátodo en las baterías de ión de litio son sobre todo materiales compuestos, tales como L333 - Li [NiMnCo1/31/31/3] O.2 Las partículas L333 están limitadas juntas usando difluoride del polivinilideno (PVDF) y mejorar la conductividad electrónica, el negro de acetileno (AB) también se agrega. Para visualizar la distribución componente y caracterizar la red conductora que conecta las partículas L333, el método del ATÚN de PeakForce fue empleado. La topografía mostró la talla aproximada de las partículas L333 como 3 al 15µm y el de las partículas de PVDF y del AB como 50nm. También, había dos capas de la conductividad, con las partículas L333 que no fueron revestidas por AB+PVDF que constituía la capa de conducto más inferior. Las capas revestidas con PVDF y el AB formaron la banda más conductora. PVDF en sus el propio no es un buen conductor; solamente cuando está mezclado con el AB conducto, que es debido a los nanoparticles que conectan el uno al otro. Las capas de conducto también visualizaron poca elasticidad y adherencia. Las capas destapadas L333 se separan eléctricamente del electrodo y por lo tanto no contribuyen a la potencia de batería. La correspondencia de datos actual tiene dos picos - uno formado por L333 y otro por PVDF+AB - y la red conductora reviste el área del 56% en la correspondencia.

El Cuadro 1. imágenes de PF-TUNA de un cátodo compuesto de Li1/31/31/3 [NiMnCo2 ] O, en la fila superior es topografía, módulo del DMT, adherencia y correspondencias actuales. El papel de una correspondencia actual en la topografía se muestra en la fila inferior. Las Imágenes fueron adquiridas un ICONO AFM de la Dimensión en condiciones ambiente, con una antena de DDESP (el constante del muelle fue calibrado para ser 93N/m), exploración de los 50ìm en un polarizado de la muestra de DC de 500mV. Muestree la cortesía del Dr. Zheng y Battaglia, Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley.

Optimización del Contenido de PVDF+AB en el Cátodo0.80.150.052 de LiNiCoAlO

Otro material compuesto del cátodo, LiNCA (LiNiCoAlO0.80.150.052) se está experimentando con para aumentar el funcionamiento de las baterías de ión de litio. Usando el ATÚN de PeakForce, el efecto sobre las características del compuesto variando el contenido de PVDF+AB fue estudiado. Cuadro 9 demostraciones que los resultados del experimento consiguieron cerca diversos el contenido de PVDF+AB por 3,2%, 12,8% y el 24%. La relación de transformación de PVDF al AB era 1:0.6.

Cuadro 2. análisis Que Soporta de las correspondencias actuales (no mostradas) del cátodo0.80.150.052 compuesto de LiNiCoAlO que contiene 3,2%, 12,8% y el 24% PVDF+AB. Muestree la cortesía del Dr. Zheng y Battaglia, Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley.

Fue observado que el aumento de la conductividad era proporcional a la cantidad de AB+PVDF. Cuando 12,8% del PVDF+AB fueron agregados, el cubrimiento conductor de la red acercó a la realización.

Cuadro 3. Gráfico del cubrimiento conductor de la red y del módulo medio del conductividad (a) y medio de elástico (b) sobre área de la exploración de los 50µm en función del contenido del porcentaje de PVDF+AB en el compuesto0.80.150.052 de LiNiCoAlO en las mismas muestras usadas en el Cuadro 2.

La Conductividad aumenta mientras que la resistencia interna de la batería reduce; por lo tanto la densidad de potencia de la batería también se aumenta. Otra observación era que el módulo de elástico del cátodo disminuyó con aumento en el contenido de PVDF+AB. Esto implicó que el cátodo llegó a ser más servicial a los cambios de volumen que ocurrieron cuando las iones de litio incorporaron el cátodo. Las diversas mediciones por el ATÚN de PeakForce junto con otro estudian pueden dar el camino derecho hacia la optimización de la aplicación de la batería de litio.

Conclusiones

Para resumir, el ATÚN de PeakForce proporcionó a un método efectivo para estudiar los materiales del cátodo de la batería de litio. Esta técnica puede también ser aplicada a los materiales del ánodo del estudio y determinar sus características del envejecimiento en un cierto plazo o durante el ciclo que carga y de descarga, durante el cual la degradación o el aumento mecánica en resistencia puede suceso. Las mediciones del ATÚN de PeakForce combinadas con datos de otras técnicas se pueden utilizar para optimizar resultados para cumplir diversos requisitos de aplicación.

Bruker

Bruker Nano proporciona a los productos Atómicos del Microscopio de la Fuerza/del Microscopio de la Antena de la Exploración (AFM/SPM) que se destacan de otros sistemas disponibles en el comercio para su diseño y facilidad de empleo robustos, mientras que mantiene el más de alta resolución. La carga de medición de NANOS, que es parte de todos nuestros instrumentos, emplea un interferómetro fibroóptico único para medir la desviación voladiza, que hace el compacto del ajuste tan que es no más grande que un objetivo estándar del microscopio de la investigación.

Esta información ha sido originaria, revisada y adaptada de los materiales proporcionados por Bruker AXS.

Para más información sobre esta fuente visite por favor Bruker AXS.

Date Added: Apr 12, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:20

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