LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Determination of the MacMullin number

Aplikace | 2021 | MetrohmInstrumentace
Elektrochemie
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Metrohm

Souhrn

Význam tématu


Separator je tenká porézní membrána zajišťující elektrickou izolaci elektrod v lithium-iontových článcích a zároveň průchod iontů. Jeho efektivní iontová vodivost zásadně ovlivňuje výkon, životnost a bezpečnost baterií. MacMullinovo číslo popisuje pokles vodivosti elektrolytu v přítomnosti separátoru a poskytuje klíčovou informaci pro výběr a vývoj nových separátorových materiálů.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem aplikace bylo stanovit MacMullinovo číslo separátorových fólií využitím tzv. stacking metody. Ta spočívá v sériovém zvyšování počtu separátorů ve vzorku a měření elektrochemické impedance různých tlouštěk stacích.

Použitá metodika a instrumentace


Pro stanovení MacMullinova čísla byly připraveny kruhové vzorky separátoru (ø12 mm, tloušťka 21,5 µm) nasycené elektrolytem 1 mol/l LiPF₆ v poměru EC/DMC (1:1). Měření probíhalo v uzavřené buňce TSC Battery Standard při konstantní teplotě 20,0 °C (Microcell HC). Impedanční spektroskopie (1 MHz–100 Hz, 10 mV) se realizovala pomocí Autolab PGSTAT204 s modulem FRA32M a softwarem NOVA.
  • Buňka: TSC Battery Standard (PEEK, tlak 100 kPa, SS elektrody ø8 mm)
  • Teplotní řízení: Peltier + Pt100 (přesnost 0,1 °C)
  • Potenciostat/galvanostat: Autolab PGSTAT204 + FRA32M
  • Software: NOVA


Hlavní výsledky a diskuse


Impedanční spektra vykázala lineární nárůst odporu Rion se zvyšujícím se počtem separátorů. Ze sklonu závislosti ΔRion/ΔN = 2,49 Ω na fólii byla spočtena σseparator = 1,7 mS/cm. Čistá elektrolytová vodivost byla σelectrolyte = 9,9 mS/cm. Výsledné MacMullinovo číslo NM = σelectrolyte/σseparator = 5,8 spadá do typického rozsahu 4–20. Diskuse se zaměřila na možný vliv složení elektrolytu na hodnotu NM podle literatury.

Přínosy a praktické využití metody


  • Rychlé a spolehlivé stanovení efektivní vodivosti separátorů
  • Porovnání a optimalizace materiálů v průmyslové i výzkumné sféře
  • Podpora vývoje a kontroly kvality bateriových komponent


Budoucí trendy a možnosti využití


Metodu lze rozšířit o testování různých elektrolytických složení, nových polymerních či keramických separátorů a in situ měření během cyklování článků. Kombinace s pokročilým numerickým modelováním umožní hlubší pochopení iontového transportu v porézních strukturách.

Závěr


Stacking metoda s elektrochemickou impedanční spektroskopií se ukázala jako robustní a praktický nástroj pro určení MacMullinova čísla separátorových fólií, čímž přispívá k lepšímu vývoji a optimalizaci vodivostních vlastností v lithium-iontových bateriích.

Reference


  • Arora P., Zhang Z., Chem. Rev. 2004, 104, 4419–4462.
  • Martínez M. J. et al., J. Electrochem. Soc. 2009, 156(1), B80–B85.
  • Landesfeind J. et al., J. Electrochem. Soc. 2016, 163(7), A1373–A1387.
  • Raccichini R. et al., J. Electrochem. Soc. 2018, 165(11), A2741–A2749.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Determination of the binary diffusion coefficient of a battery electrolyte
Application Area: Batteries Determination of the binary diffusion coefficient of a battery electrolyte Keywords Batteries, electrolytes, MacMullin number, separator, binary diffusion coefficient, tortuosity Microcell HC setup was used. The design of the measuring cell is shown as the schematic drawing…
Klíčová slova
electrolyte, electrolyte𝑁𝑀, 𝑁𝑀binary, binarydiffusion, diffusionlithium, lithiumbattery, battery𝑑𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟, 𝑑𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝜏𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟, 𝜏𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟coefficient, coefficientgalvanostatic, galvanostaticmicrocell, microcellresistor, resistorseparator, separatormetallic, metallic𝐾𝑐𝑒𝑙𝑙
Determination of the Through-Plane Tortuosity of Battery Electrodes by EIS in a symmetric Lithium-iron-phosphate cell
Application Area: Batteries Determination of the Through-Plane Tortuosity of Battery Electrodes by EIS in a symmetric Lithium-iron-phosphate cell Keywords Batteries, conductivity, tortuosity, electrochemical impedance spectroscopy, EIS b) Sample preparation & measuring setup For electrochemical measurements, a TSC battery measuring cell…
Klíčová slova
tortuosity, tortuosityplane, plane𝑅𝑖𝑜𝑛, 𝑅𝑖𝑜𝑛battery, batterymicrocell, microcellresistance, resistanceautolab, autolabelectrolyte, electrolyte𝑖𝜔, 𝑖𝜔impedance, impedanceelectrodes, electrodeselectronic, electronicconductivity, conductivitymol, mollithium
Determination of the Lithium Ion Transference Number of a Battery Electrolyte by VLF-EIS
Application Area: Batteries Determination of the Lithium Ion Transference Number of a Battery Electrolyte by VLF-EIS Keywords Lithium ion batteries, transference number, electrochemical impedance spectroscopy, EIS Microcell HC setup was used. The design of the measuring cell is shown as…
Klíčová slova
transference, transferencevlf, vlfelectrolyte, electrolyteeis, eislithium, lithiumbattery, batteryion, ion𝑅𝑑𝑖𝑓𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛, 𝑅𝑑𝑖𝑓𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛𝑗𝜔𝜏, 𝑗𝜔𝜏impedance, impedance𝑅𝑏𝑢𝑙𝑘, 𝑅𝑏𝑢𝑙𝑘number, numbersei, seimicrocell, microcellelegant
Investigation of the Solid Electrolyte Interface Structure and Kinetics
Application Area: Batteries Investigation of the Solid Electrolyte Interface Structure and Kinetics Keywords Batteries, solid electrolyte interface, SEI, electrochemical impedance spectroscopy, EIS, cyclic voltammetry, CV, LiBOB, glassy carbon, GC. accommodate up to 12 channels, or one module per channel, with…
Klíčová slova
electrolyte, electrolytesei, seilibob, libobautolab, autolabkinetics, kineticslithium, lithiumferrocene, ferrocenevoltammograms, voltammogramsmicrocell, microcellglassy, glassydiffusion, diffusionstructure, structureeis, eispotentiostat, potentiostatelectrode
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
FacebookX (Twitter)LinkedInYouTube
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.