CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.2.4.Phương pháp đo điện hóa
Phương pháp đo điện hóa là phương pháp rất hữu hiệu để khảo sát các quá trình điện hóa xảy ra trên các điện cực. Trong trường hợp này là các quá trình tích thoát của ion Li +
cũng như quá trình phóng nạp xảy ra trong các pin ion. Các phép đo điện hóa được thực hiện trên thiết bị đo điện hóa AutoLab PSG 30 tại phòng Vật lý và Công nghệ màng mỏng viện khoa học Vật liệu.
Hình 2.5 là sơ đồ của hệ điện hóa AutoLab PSG 30. Trong đó: (1)- WE là điện cực làm việc, trong tất cả các trường hợp nó chính là điện cực cần quan tâm; (2)- RE là điện cực so sánh (Ag, pt, pb); (3)- CE là điện cực đối (Pt).
Hình 2.3: Kính hiển vi điện tử
quét SEM (Jeol 5410 LV)
Khi làm việc với các linh kiện hai điện cực thì điện cực RE và CE được nối với nhau.
2.2.4.1. Phương pháp phổ điện thế quét vòng (Cyclic Voltammetry - CV)
Phương pháp phổ điện thế quét vòng là một phương pháp được sử dụng phổ biến để nghiên cứu các quá trình điện hoá xảy ra giữa bề mặt của điện cực và chất điện ly. Trong phương pháp này điện thế trên điện cực được quét đi quét lại trong một dải điện thế nhất định với tốc độ quét không đổi và khi đó dòng qua điện cực tương ứng được xác định. Phổ CV ghi được cho biết các thông tin về các phản ứng ôxy hoá khử, các quá trình trao đổi ion vv... xảy ra trên điện cực quan tâm. Ngoài ra, trong nghiên cứu về vật liệu tích trữ ion, phổ CV còn cho phép xác định mật độ điện tích tiêm và hay thoát ra khỏi màng cũng như tính thuận nghịch trong hiệu ứng tiêm thoát và vùng điện thế để vật liệu hoạt động bền vững.
Điện thế đặt lên điện cực nghiên cứu có dạng xung tam giác (hình 2.6). Tại thời điểm ti = 0 có điện thế Vi đặt trước. Điện thế tăng tuyến tính theo thời gian đến thời điểm tb có giá trị điện thế Vb, sau đó điện thế giảm tuyến tính về giá trị ban đầu Vi.
AutoLap.PGS-30 Computer
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ AutoLap.PGS-30
Các mũi tên chỉ các hành vi thuận, nghịch. Vận tốc quét điện thế (mV/giây), có giá trị bằng nhau trong cả hành trình thuận nghịch. Đối với vật liệu nghiên cứu là vật liệu tích/thoát ion thì v ≈ 5-50mV/giây. Vùng điện thế Vi - Vb là vùng có quá trình tích thoát quan tâm.
Kỹ thuật CV quét đơn vòng hay đa vòng theo hướng anốt (hành trình thuận) hoặc catốt (hành trình nghịch) nhằm nghiên cứu hành vi làm việc của vật liệu điện cực và động học của quá trình điện hóa. Đường đặc tuyến Von – Ampe thu được là một dạng đường cong phân cực tuần hoàn. Sự xuất hiện các peak trên đường cong do xảy ra quá trình tích/thoát của ion Li+
tại các điện thế làm việc tương ứng. Quá trình tích/thoát sẽ có hành vi thuận nghịch khi cấu trúc của vật liệu ổn định số chu kỳ tích/thoát càng nhiều, chứng tỏ cấu trúc của vật liệu càng bền.
Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành phép đo phổ CV trên hệ AutoLap. PGS-30.
2.2.4.2. Phương pháp dòng không đổi (Amperometry)
Kỹ thuật Amperometry nhằm nghiên cứu hành vi tích ion (cài ion khách vào vật liệu chủ) thông qua hành vi điện hóa ta đặt dòng cố định (hoặc thế cố định) khi đó thiết bị đo sẽ cho ta biết quá trình tích nạp của điện cực đến khi
Vb
Vi
ti tb t
đầy. Sau đó điện cực chuyển sang chế độ phóng với dòng khống chế ổn định cho ta sự phụ thuộc của thế phóng vào thời gian phóng, từ đó ta biết được thông tin về hành vi tích thoát ion của điện cực.
Trong luận văn này, chúng tôi thực hiện phép đo phổ Amperometry trên hệ AutoLap. PGS-30.