JS 그나나라지 ^,MD Levi, ^a ,* Y. Gofer,a D. Aurbach, ^a ,*, ^z및 M. 슈미트 ^b

^{Bar-Ilan University, Ramat-Gan 52900 ,} Israel 화학과

^b Merck KGaA, D-64293 다름슈타트, 독일

실험적

모든 작업은 표준에서 고순도 아르곤 분위기에서 수행되었습니다.진공글러브 박스Xiamen TMAX 배터리 장비 제한 에서 .양극은인조 흑연으로 구성 ( KS-6 )Timrex, Inc. ( 평균입자 크기 약 6mm, 90wt% ) , 폴리비닐리덴 디플루오라이드! ( PVdF,10중량% )Solvey, Inc., 및 동박 집전체로부터. 그만큼음극은 Merck KGaA의 LiMn2O4 분말 ( 입자 크기 5-10mm, 75wt% ) , 15wt% 흑연 분말 KS-6 ( Timrex, Inc. ) 으로 구성되었습니다.전도성 첨가제로 PVdF 5wt%, 5wt%전도성 카본 블랙 및 알루미늄 호일 ( 영국 Goodfellow )전류 수집기. 활성 물질을 함유하는 슬러리 및N-메틸 피롤리돈 ( Fluka, Inc. ) 을 사용하여 결합제를 제조 하고이미 적절한 집전체에 코팅되었습니다.설명.13 전극은 140 ° C 의 오븐에서 건조 되었으며그런 다음 글로브 박스로 옮겼습니다. LiFAP, LiPF6, LiFAP-LiPF6EC-DECDMC(부피 기준 2:1:2) 혼합물의 LiN(SO2CF2CF3)2 1 M 용액은 Merck KGaA(고순도, Li 배터리 등급)에서 구입했으며 받은 그대로 사용할 수 있습니다. 용액의 HF 및 수분 함량은 현재 Merck에서 측정됩니다. LiFAP 및 LiBETI 솔루션의 경우 백만분율 수준입니다. LiPF6 용액에는 일반적으로 수십 ppm의 HF가 포함되어 있습니다(예기치 않은 습기 노출 가능성에 따라 10~100ppm 사이에서 변동될 수 있음). 전극의 모든 전기 분석적 특성화는 표준 코인형 전지(모델 2032, NRC Canada, f 19 mm)를 기반으로 하는 3전극 전지에서 수행되었습니다. Li 와이어 기준 전극은 PP PE 분리막 으로 덮인 상태에서 작동 전극과 Li 상대 전극 호일 사이에 배치된 니켈 와이어에 붙여졌습니다.흑연 및 LiMn2O4 전극에 대해 수행된 장기 사이클링 테스트는 다공성 폴리프로필렌 멤브레인(Celgard, Inc.)으로 분리된 2전극 표준 코인형 전지에서 수행되었습니다. 이 전지는 2325 코인 셀 크림퍼 . 비커형 3전극 전지는 용액의 전기화학적 창과 Pt 와이어 전극을 사용하는 귀금속 전극이 있는 용액의 기본 전압전류 거동을 결정하는 데 사용되었습니다. 셀에는 작업 전극과 상대 전극(각각 Pt 와이어 및 Li 호일)에 대해 평행판 구성을 제공하는 폴리에틸렌 프레임이 포함되어 있습니다.

새로 준비된 흑연 전극은 일반적으로 ca의 개방 회로 전위를 가졌습니다. 3.3V(대 Li/Li1). 그것들은 n 5 1 mV/s(3 사이클)에서 3.0과 0.V(vs. Li/Li1) 사이의 전압 전류 순환에 의해 노화되었습니다. 그런 다음 저속 주사율 전압전류법(SSCV) 및 임피던스 분광법(EIS)에 의해 0.3~0V(대 Li/Li1) 사이의 전위 범위에서 리튬 이온 삽입-제거 과정을 연구했습니다. - 3.0V(vs. Li/Li1) 부근의 회로 전압(OCV)은 엄격한 전기화학적 측정 전에 1mV/s에서 3.5와 4.25V(vs. Li/Li1) 사이에서 처음에 4회(전압전류법) 순환되었습니다. 모든 다양한 셀의 연장된 정전류 순환은 30 ° 에서 코인형 셀에서 C/10 또는 C/4 속도로 수행되었습니다.C 인큐베이터(Carbolite, Inc., 모델 PIF30-200)에서. 전압 전류 측정을 위해 Xiamen TMAX Battery Equipments Limited , 컴퓨터화된 다중 채널 배터리 테스터 및 컴퓨터화된 EG&G 모델 273 전위차계가 사용되었습니다. Maccor 다중 채널 시스템(모델 2000)은 장기간 정전류 순환을 위해 사용되었습니다.

표면 분석 연구를 위해 H2O 및 CO2가 없는 대기(압축 공기 공급, Balston, Inc., 공기 청정기로 처리) 아래 글로브 박스에 배치된 Magna 860(Nicolet) FTIR 분광계를 사용했습니다. 전극은 이미 보고된 바와 같이 확산 반사 모드(Harrick, Inc.의 DRIFT 액세서리)에 의한 전기화학 연구 후에 분석되었습니다. 전극의 XPS 특성화는 Kratos Analytical, Inc.(영국)의 AXIS HS XPS 분광계를 사용하여 수행되었습니다. 샘플은 Norcal, Inc.(USA)의 게이트 밸브와 자기 조작기를 포함하는 수제 이송 시스템에 의해 글로브 박스에서 분광계로 이송되었습니다. 이 시스템은 대기 오염 물질에 대한 노출로부터 완전한 보호를 보장합니다.

임피던스 스펙트럼은 Pentium II IBM PC로 구동되는 Eco Chemie BV, Inc.의 Autolab 모델 PGSTAT20 전기화학 시스템 및 주파수 응답 분석기(FRA)를 사용하여 측정되었습니다. AC 전압의 진폭은 3mV이고 전극은 다음에서 측정되었습니다. 이미 설명한 대로 적절한 평형 후 일정한 기본 전위.