نکاتی که هنگام خرید باتری سکه ای باید بدانید

تکنیک‌های توصیف درجا در سال‌های اخیر پیشرفت چشمگیری داشته است، به ویژه در زمینه الکتروشیمیایی. برای باتری‌های لیتیوم یون، تکنیک‌های توصیف درجا به استفاده از تجهیزات تحلیلی برای مشخص کردن باتری سکه ای مستقیم مواد الکترود در طول اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی اشاره دارد.

ر حال حاضر، بیشتر باتری‌های درجا از باتری‌های شبیه‌سازی شده تجاری باتری سکه ای ساخته می‌شوند که هزینه آن‌ها بسیار بالا و عمر چرخه آن بسیار کوتاه است.

در این کار، دو نوع باتری درجا مبتنی بر سلول سکه‌ای طراحی شده‌اند که شامل پراش پرتو ایکس درجا (XRD) و سلول‌های سکه‌ای رامان هستند که مزایای تحسین‌برانگیزی از جمله هزینه کم، عمر چرخه طولانی، باتری دکمه ای حمل آسان، و غیره در فرآیند طراحی، سلول‌های سکه‌ای رامان و XRD در محل با دو ماده الکترود Li4Ti5O12 و LiFePO4 آزمایش شدند و بسیاری از مشکلات فنی مونتاژ و اندازه‌گیری این دو نوع سلول را حل کردیم.

در نهایت، سلول‌های سکه‌ای درجا می‌توانند برای بررسی انواع مواد الکترود بهبود یابند، و این تکنیک علایق گسترده‌ای را در زمینه الکتروشیمیایی برانگیخت.

معرفی
باتری‌های لیتیوم یونی به‌عنوان منبع انرژی قابل بازیافت در انواع دستگاه‌های الکترونیکی باتری سکه ای و تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی مورد استفاده قرار گرفته‌اند (Armand and Tarascon, 2008)، که علاقه‌های زیادی را در جامعه دانشگاهی برانگیخته است، در حالی که فرآیند پیچیده الکتروشیمیایی هنوز مرموز است. در باتری های لیتیوم یونی در طول دوچرخه سواری (Qian و همکاران، 2015؛ راس، 2015؛ وو و همکاران، 2016؛ یانگ و همکاران، 2017).

تکنیک‌های مشخصه‌یابی درجا برای کشف رابطه ساختار-رفتار باتری‌های لیتیوم یون کاملاً مناسب هستند، که می‌توانند ساختار الکترونیکی، ساختار کریستالی، تکامل میکرومورفولوژی و غیره را در محل مشاهده کنند (یانگ و همکاران، 2017).

در سال‌های اخیر، بسیاری از تکنیک‌های توصیف درجا توسعه یافته‌اند، مانند پراش پرتو ایکس درجا (XRD) (هو و همکاران، 2014؛ لیو و همکاران، 2014؛ شارما و همکاران، 2015)، رامان درجا. طیف سنجی (گراس و همکاران، 2013؛ لانز و همکاران، 2013؛ وو و همکاران، 2013a)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه درجا (چنگ و همکاران، 2007)، و میکروسکوپ الکترونی عبوری درجا (چن و همکاران. ، 2015).

باتری‌های لیتیوم یونی در یک محیط بسته کار می‌کنند تا از مواد الکترود در برابر باتری دکمه ای جو هوا محافظت کنند، بنابراین بدست آوردن اطلاعات داخلی این باتری‌ها بسیار دشوار است، به جز برخی از تکنیک‌های مشخص‌سازی خارج از محل پس از ساختارشکنی باتری‌ها.

به منظور مطالعه تغییر ساختار و تکامل سطح مواد الکترود در طی واکنش‌های الکتروشیمیایی، بسیاری از محققان تلاش زیادی برای توسعه تکنیک‌های درجا برای باتری‌های Li-ion انجام داده‌اند. ترستون و همکاران (1998) یک سلول XRD اولیه در محل را برای اندازه گیری مواد الکترود طراحی کرد.

و به طور مستقیم انبساط و انقباض شبکه، انتقال فاز و تشکیل چند فاز را مشاهده کرد. در دو دهه آینده، سلول های XRD در محل به اندازه کافی با ساختاری معمولی به شرح زیر توسعه یافته اند: یک سوراخ در یک محفظه محافظ یا جمع کننده جریان ایجاد شد و سپس توسط یک ماده شفاف اشعه ایکس مانند Kapton، Be یا مهر و موم شد.

فویل آلی. آنها معمولا بر اساس باتری شبیه سازی شده بودند (میسرا و همکاران، 2012؛ او و همکاران، 2013؛ لین و همکاران، 2013، 2014؛ رابرتز و همکاران، 2014؛ استانکوسکی و بادیلسکو، 2014؛ ویلوی و همکاران، 2014) یا سلول سکه (ثورن و همکاران، 2011؛ ​​فل و همکاران، 2012؛ ژو و همکاران، 2013؛ لو و گائو، 2014).

اولین سلول رامان درجا توسط Inaba و همکاران طراحی شد. در سال 1995، باتری سکه ای ترازو که برای مطالعه الکتروشیمیایی لیتیوم در گرافیت مورد استفاده قرار گرفت (Inaba et al., 1995). شو و همکاران (2011) همچنین یک باتری رامان درجا برای بررسی مواد الکترود Li4Ti5O12 ساخت.

اکثر سلول‌های رامان درجا بر اساس باتری شبیه‌سازی شده بودند (Long et al., 2011; Nakagawa et al., 2012; Gross et al., 2013; Lanz et al., 2013; Wu et al., 2013b; Hy et al. .، 2014). با این حال، این باتری‌های درجا به دلیل ساخت و ساز پیچیده، هزینه بالا و زمان عملیات کوتاه، به طور گسترده در جامعه تحقیقاتی پخش نشده‌اند.

در این کار، باتری‌های درجا مبتنی بر سلول سکه‌ای برای باتری‌های Li-ion طراحی باتری سکه ای ماشین حساب و آزمایش شده‌اند. با اصلاح سلول‌های سکه‌ای معمولی، سلول‌های سکه‌ای XRD و Raman را در محل ساختیم که با آن‌ها برخی از نتایج اندازه‌گیری عالی برای Li4Ti5O12 و LiFePO4 به دست می‌آیند.

در مقایسه با باتری های شبیه سازی شده تجاری، سلول های سکه ای درجا دارای مزایای زیادی مانند هزینه کم، مونتاژ ساده و آب بندی خوب هستند. بنابراین، تکنیک‌های توصیف درجا مبتنی بر سلول سکه، علایق گسترده‌ای را در زمینه الکتروشیمیایی برانگیخت.