JS Gnanaraj, ^aMD Levi, ^a ,* Y. Gofer,a D. Aurbach, ^a ,*, ^zi M. Schmidt ^b

Wydział Chemii Uniwersytetu Bar-Ilan, Ramat-Gan 52900, ^Izrael

^b Merck KGaA, D-64293 Darmstadt, Niemcy

Eksperymentalny

Wszystkie prace zostały wykonane w atmosferze czystego argonu w standardziepróżniapudełko na rękawiczkiod Xiamen TMAX Battery Equipments Limited .Anody byłyskłada się z grafitu syntetycznego ( KS-6 )od Timrex, Inc. ( średniawielkość cząstek ca. 6 mm, 90% wag . ) , polifluorek winylidenu! ( PVdF,10% wag. )firmy Solvey, Inc. oraz kolektory prądu z folii miedzianej. Thekatody składały się z proszku LiMn2O4 firmy Merck KGaA ( wielkość cząstek 5-10 mm, 75% wag . ) , 15% wag. proszku grafitowego KS-6 ( Timrex, Inc. )jako dodatek przewodzący, 5% wag. PVdF, 5% wag.przewodząca sadza i folia aluminiowa ( Goodfellow, Anglia )Obecny kolektor. Zawiesiny zawierające masę aktywną ispoiwo przygotowano przy użyciu N-metylopirolidonu ( Fluka, Inc. ) izostały pomalowane na odpowiednie odbieraki prądu, jak jużopisane.13 Elektrody suszono w piecu w temperaturze 140 ° C i byłynastępnie przeniesione do schowków. LiFAP, LiPF6 , LiFAP-LiPF61:1 i 1 M roztwory LiN(SO2CF2CF3)2 w mieszaninach EC-DECDMC (2:1:2 objętościowo) otrzymano z firmy Merck KGaA (wysoka czystość, klasa baterii Li) i można je było stosować w postaci otrzymanej. Zawartość HF i wody w roztworach jest obecnie mierzona w Merck. Jest to poziom części na milion dla rozwiązań LiFAP i LiBETI. Roztwory LiPF6 zwykle zawierają kilkadziesiąt ppm HF (mogą się wahać między 10 a 100 ppm w zależności od nieoczekiwanego możliwego narażenia na wilgoć). Wszystkie charakterystyki elektroanalityczne elektrod przeprowadzono w ogniwach trójelektrodowych opartych na standardowych ogniwach typu moneta (model 2032, NRC Canada, f 19 mm). Elektroda odniesienia z drutu Li została naklejona na drucie niklowym, który został umieszczony pomiędzy elektrodą roboczą a folią przeciwelektrodową Li, przykrytym separatorem PP PE.Długotrwałe badania cykli wykonane dla elektrod grafitowych i LiMn2O4 przeprowadzono w dwuelektrodowych standardowych ogniwach typu monety, oddzielonych porowatą membraną polipropylenową (Celgard, Inc.). Ogniwa te zostały hermetycznie zamknięte w suchym, wypełnionym powietrzem schowku Do wyznaczania okien elektrochemicznych roztworów oraz podstawowego zachowania woltamperometrycznego roztworów z elektrodami z metali szlachetnych przy użyciu elektrod drutowych Pt zastosowano ogniwa trójelektrodowe 2325 Coin Cell Crimper .Beaker. Ogniwa zawierają ramki polietylenowe, które zapewniają konfigurację płytek równoległych dla elektrody roboczej i przeciwelektrody (odpowiednio drut Pt i folia Li).

Świeżo przygotowane elektrody grafitowe miały zwykle potencjał obwodu otwartego około. 3,3 V (w porównaniu z Li/Li1). Zostały one poddane starzeniu w cyklach woltametrycznych między 3,0 a 0, V (w porównaniu z Li/Li1) przy n 5 1 mV/s (trzy cykle). Procesy interkalacji-deinterkalacji litowo-jonowej badano następnie w zakresie potencjałów od 0,3 do 0 V (w porównaniu z Li/Li1) za pomocą woltamperometrii wolnoobrotowej (SSCV) i spektroskopii impedancyjnej (EIS). Świeżo przygotowane cienkie elektrody LiMn2O4 z otwartymi -Napięcia obwodu (OCV) około 3,0 V (vs. Li/Li1) były początkowo czterokrotnie powtarzane (woltamperometria) pomiędzy 3,5 a 4,25 V (vs. Li/Li1) przy 1 mV/s przed rygorystycznymi pomiarami elektrochemicznymi. Przedłużone cykle galwanostatyczne wszystkich różnych ogniw przeprowadzono przy szybkościach C/10 lub C/4 w ogniwach typu monety w temperaturze 30 °C w inkubatorze (Carbolite, Inc., model PIF30-200). Do pomiarów woltamperometrycznych zastosowano Xiamen TMAX Battery Equipments Limited , skomputeryzowany wielokanałowy tester baterii oraz skomputeryzowany potencjostat EG&G model 273. Do przedłużonego cyklu galwanostatycznego zastosowano system wielokanałowy Maccor (model 2000).

Do badań analizy powierzchni użyliśmy spektrometru Magna 860 (Nicolet) FTIR umieszczonego w komorze rękawicowej w atmosferze wolnej od H2O i CO2 (zasilanego sprężonym powietrzem, uzdatnionej oczyszczaczem powietrza Balston, Inc.). Elektrody analizowano po badaniach elektrochemicznych w trybie odbicia rozproszonego (akcesorium DRIFT firmy Harrick, Inc.), jak już doniesiono.14 Charakterystykę XPS elektrod przeprowadzono przy użyciu spektrometru AXIS HS XPS firmy Kratos Analytical, Inc. (Anglia). Próbki zostały przeniesione ze schowków do spektrometru za pomocą domowej roboty systemu przenoszenia, który zawiera zasuwę i manipulator magnetyczny firmy Norcal, Inc. (USA). System ten zapewnia pełną ochronę przed narażeniem na zanieczyszczenia atmosferyczne.

Widma impedancji mierzono za pomocą systemu elektrochemicznego Autolab model PGSTAT20 i analizatora odpowiedzi częstotliwościowej (FRA) firmy Eco Chemie BV, Inc., napędzanego komputerem Pentium II IBM PC. Amplituda napięcia zmiennego wynosiła 3 mV, a elektrody mierzono przy stały potencjał zasadowy po odpowiednim zrównoważeniu, jak już opisano.