Caracterização de Baterias de Íon de Lítio Usando o Método do ATUM de PeakForce

Por Editores de AZoNano

Índice

Introdução
Caracterização de Baterias de Íon de Lítio
Optimização do Índice de PVDF+AB no Cátodo0.80.150.052 de LiNiCoAlO
Conclusões
Bruker

Introdução

as baterias de íon de lítio de pouco peso com sua densidade de alta energia transformaram-se uma parte integrante de quase todos os dispositivos electrónicos do consumidor. Este dispositivo de armazenamento da energia encontra sua aplicação mais atrasada em veículos running. Contudo, somente aproximadamente 10% das capacidades teóricas de baterias de íon de lítio pôde ser explorado. Conseqüentemente, mais pesquisa está sendo feita para aumentar a formulação e a estruturação dos materiais do ânodo e do cátodo, da vida e do custo útil, da química dos materiais e das características da segurança. O eléctrodo da bateria é construído ligando o micrômetro aos materiais do tamanho do nanômetro usando aditivos e deixando espaço movente para os íons do lítio. O uso do limite dos nanomaterials em tal forma tem benefícios tais como a capacidade aumentada e a elevação da bateria que cobram e que descarregam a taxa. O método do ATUM de PeakForce pode ser usado para a caracterização das baterias de lítio como explicado nas secções subseqüentes.

Caracterização de Baterias de Íon de Lítio

Os materiais usados como o cátodo nas baterias de íon de lítio são na maior parte materiais compostos, tais como L333 - Li [NiMnCo1/31/31/3] O.2 As partículas L333 são limitadas junto usando o difluoride do polyvinylidene (PVDF) e para melhorar a condutibilidade eletrônica, o preto de acetileno (AB) é adicionado igualmente. A fim visualizar a distribuição componente e caracterizar a rede condutora que conecta as partículas L333, o método do ATUM de PeakForce foi empregado. A topografia mostrou o tamanho aproximado das partículas L333 como 3 a 15µm e aquela das partículas de PVDF e de AB como 50nm. Também, havia duas camadas da condutibilidade, com as partículas L333 que não foram cobertas por AB+PVDF que constitui a camada de condução mais baixa. As camadas cobertas com o PVDF e o AB formaram a faixa mais condutora. PVDF no seus próprios não é um bom condutor; somente quando misturado com o AB conduz, que é devido aos nanoparticles que conectam entre si. As camadas de condução igualmente indicaram poucas elasticidade e adesão. As camadas L333 descobertas são separadas electricamente do eléctrodo e daqui não contribuem à potência de bateria. O mapa de dados actual tem dois picos - um formado por L333 e outro por PVDF+AB - e a rede condutora cobre a área de 56% no mapa.

A Figura 1. imagens de PF-TUNA de um cátodo composto de Li1/31/31/3 [NiMnCo2 ] O, na fileira superior é topografia, módulo do DMT, adesão e mapas actuais. A folha de prova de um mapa actual na topografia é mostrada na fileira inferior. As Imagens foram tomadas em um ÍCONE AFM da Dimensão em condições ambientais, com uma ponta de prova de DDESP (a constante da mola foi calibrada para ser 93N/m), varredura de 50ìm em uma polarização da amostra da C.C. de 500mV. Prove a cortesia do Dr. Zheng e Battaglia, Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley.

Optimização do Índice de PVDF+AB no Cátodo0.80.150.052 de LiNiCoAlO

Um Outro material composto do cátodo, LiNCA (LiNiCoAlO0.80.150.052) está sendo experimentado com para aumentar o desempenho das baterias de íon de lítio. Usando o ATUM de PeakForce, o efeito em características do composto variando o índice de PVDF+AB foi estudado. Figura 9 mostras que os resultados da experiência obtiveram perto de variação o índice de PVDF+AB por 3,2%, 12,8% e 24%. A relação de PVDF ao AB era 1:0.6.

Figura 2. análise de Carregamento dos mapas actuais (não mostrados) do cátodo0.80.150.052 composto de LiNiCoAlO que contem 3,2%, 12,8% e 24% PVDF+AB. Prove a cortesia do Dr. Zheng e Battaglia, Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley.

Observou-se que o aumento da condutibilidade era proporcional à quantidade de AB+PVDF. Quando 12,8% do PVDF+AB foram adicionados, a cobertura condutora da rede aproximou a conclusão.

Figura 3. Lote da cobertura condutora da rede e do módulo elástico médio do condutibilidade (a) e o médio (b) sobre a área da varredura de 50µm em função do índice da porcentagem de PVDF+AB no composto0.80.150.052 de LiNiCoAlO nas mesmas amostras usadas em Figura 2.

A Condutibilidade aumenta enquanto a resistência interna da bateria se reduz; conseqüentemente a densidade de potência da bateria é aumentada igualmente. Uma Outra observação era que o módulo elástico do cátodo diminuiu com aumento no índice de PVDF+AB. Isto implicou que o cátodo se tornou mais obsequioso às mudanças de volume que ocorreram quando os íons do lítio incorporaram o cátodo. As várias medidas pelo ATUM de PeakForce junto com outro estudam podem dar o trajecto direito para a optimização da aplicação da bateria de lítio.

Conclusões

Para resumir, o ATUM de PeakForce forneceu um método eficaz para estudar os materiais do cátodo da bateria de lítio. Esta técnica pode igualmente ser aplicada aos materiais do ânodo do estudo e determinar suas características do envelhecimento ao longo do tempo ou durante o ciclo cobrando e de descarregamento, durante que a degradação ou o aumento mecânico na resistência podem acontecer. As medidas do ATUM de PeakForce combinadas com os dados de outras técnicas podem ser usadas para aperfeiçoar resultados para cumprir exigências diferentes da aplicação.

Bruker

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Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos por Bruker AXS.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Bruker AXS.

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

Last Update: 14. June 2013 07:14

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