107 research outputs found
A Sketch of the medical botany of South Carolina; being a report made to the American Medical Association, at its sessions held in Baltimore and Boston, by Fran. Peyre Porcher
No full textp. [677]-862. 23 cm. Note: From the Transactions of the American Medical Association, v. 2.
Gift of Mrs. Nat Ball, Jr. Inscribed: "A present from my dear cousin the author to Anna Peyre Dinnies."
Signed: E.A. Porcher. Signed: Claude de C.P. Ervin Forshee-1960. Philadelphia, T.K. and P.G. Collins, printers, 1849
“Francis Peyre Porcher, M.D., 1824-1895” - Accession 1318 - M655 (709)
No full textThis collection consists of John F. Townsend’s article “Francis Peyre Porcher, M.D. (1824-1895)” which was reprinted from Annals of Medical History, Third Series, Volume 1, March 1939, pages 177-188. Copyright, 1939, by Paul B. Hoeber, Inc. This article was donated and autographed by the author Dr. John Ferrars Townsend (1880-1962) and is a biography about Frances Peyre Porcher who was a slaveholder and supporter of Succession who volunteered as a surgeon for the Confederate Army during the American Civil War. The book covers Porcher’s personal life and his achievements.https://digitalcommons.winthrop.edu/manuscriptcollection_findingaids/2133/thumbnail.jp
Dataset in support of Guenther, R.G. et al., 2022. "Effects of temperature and pH on the growth, calcification, and biomechanics of two species of articulated coralline algae"
No full textThis dataset supports the manuscript: Guenther, R.G. et al., 2022. "Effects of temperature and pH on the growth, calcification, and biomechanics of two species of articulated coralline algae" in Marine Ecology Progress Series.
DOI: https://doi.org/10.3354/meps14166.
Full author listing is Rebecca Guenther, Elliot M. A. Porcher, Emily Carrington, Patrick T. Martone
Granular mechanics approach of battery electrode breathing
No full textAfin d'optimiser la capacité des batteries lithium-ion, l'incorporation de silicium en tant que matériau actif de l'anode est une solution intéressante. Toutefois, la forte variation volumique de ce matériau lors de son alliage avec le lithium rend son intégration délicate. En effet, la variation volumique crée un effet de « respiration » de la cellule, au rythme des cycles de charge et de décharge. Cela induit alors des contraintes mécaniques potentiellement néfastes à la durée de vie et à la sécurité de la batterie. Les modélisations actuelles de ce phénomène manquent encore à le décrire correctement, en particulier l’expansion irréversible à chaque cycle. Ces approches sont majoritairement placées sous le prisme du matériau continu. Or, il est de fait que le matériau d'une électrode est granulaire, et que la microstructure peut évoluer par un réagencement des particules. Par ailleurs, les quelques approches ayant considéré cette structure discrète ne présentent pas d'analyse précise des propriétés de contact entre les particules.L'objectif de cette thèse est alors d'intégrer la structure granulaire dans un modèle d'électrode et d'évaluer l’impact des différentes propriétés granulaires sur la respiration.La construction du modèle de respiration est basée sur l’emploi de la DEM (Discrete Element Method), un outil de calcul d’interaction dynamique entre particules. Construit avec le code open-source LIGGGHTS, l’échantillon numérique est composé d’un lit de particules représentatif d’une anode de 50 µm d’épaisseur. Les particules ont pour propriétés celles du silicium/carbone et du graphite, et la loi de contact employée est la loi de Hertz-Mindlin. Tout d’abord, le modèle prédit une amplitude de gonflement quasiment linéaire avec la proportion de silicium dans l’anode. Ensuite, la pression appliquée sur l’électrode ainsi que la rigidité des particules sont étroitement liées par la notion de « niveau de raideur » du lit de particules : augmenter la pression revient à diminuer la rigidité des particules, et réciproquement. À faible niveau de raideur, l'amplitude de respiration diminue notablement, et à haut niveau de raideur, l'amplitude de respiration est indépendante de ce dernier. D’autre part, l’adhésion et les liens cassants entre les particules sont implémentés respectivement via les lois de Johnson-Kendall-Roberts et de Potyondy-Cundall. L’adhésion et/ou les liens cassants se révèlent propices à l’apparition d’une irréversibilité de premier cycle : l’irréversibilité est susceptible d’atteindre jusqu’à 70% de l’amplitude de respiration uniquement dû au réarrangement des particules. Cette observation confirme l’idée que le milieu granulaire est susceptible de contribuer à l’irréversibilité de premier cycle observée expérimentalement. Enfin, lorsque la friction entre les particules est très haute et la rotation de ces dernières bloquée, un phénomène de « pilier » apparaît : la pression appliquée sur l’électrode n’est portée que par quelques colonnes de particules.En parallèle, une étude expérimentale menée sur des échantillons macroscopiques a permis d’étudier l’effet d’une variation de pression durant le cyclage, de la température ainsi que de la pression des premiers cycles. La variation de pression durant le cyclage affecte l’épaisseur de l’anode, mais s’avère faiblement influente sur l’amplitude de respiration. Une température de cyclage élevée (61°C) induit une diminution de l’amplitude de respiration. Elle engendre aussi une perte progressive de capacité plus importante, mais cela n’explique pas toute l’influence sur l’amplitude de respiration, d’où un impact suspecté sur la microstructure. Enfin, la haute pression (3 MPa) durant les premiers cycles se révèle être un levier pour réduire durablement l’amplitude de respiration de l’anode.To optimise lithium-ion batteries capacity, the adding of silicon as active material of the anode is an interesting solution. However, the significant volumetric expansion of this material during its alloy with lithium makes its insertion delicate. Indeed, the volumetric expansion creates a “breathing” effect of the cell at the rhythm of charge and discharge cycles, which causes mechanical stress potentially detrimental to lifespan and safety. The current models of this phenomenon are still unable to describe it accurately, especially the irreversible expansion at each cycle. These approaches addressed the problem through the prism of continuous material. Yet, it is a fact that the material of an electrode is granular and that the microstructure can change because of particles reorganisation. In addition, the few approaches that considered this discrete structure do not present a comprehensive analysis of the contact properties between particles.The objective of this thesis is to integrate the granular structure in an electrode model and estimate the impact of the various granular properties on breathing.The construction of the breathing model is based on the use of DEM (Discrete Element Method), a computation tool of dynamical interaction between particles. Built with the open-source code LIGGGHTS, the numerical sample is composed of a particles bed representative of a 50 µm thick anode. Particles have the properties of silicon/carbon black and graphite, and the used contact law is the Hertz-Mindlin law. First, the model predicts a swelling amplitude almost linear with the proportion of silicon within the anode. Moreover, the pressure applied on the electrode and the particles rigidity are closely linked through the concept of particles bed “stiffness level”: increasing pressure is similar to decreasing particles rigidity, and vice versa. At low stiffness level, the breathing amplitude decreases significantly, and at high stiffness level, the breathing amplitude is independent of the latter. In addition, adhesion and breakable bonds between particles are respectively implemented by the laws of Johnson-Kendall-Roberts and Potyondy-Cundall. Adhesion and/or presence of breakable bonds between particles particularly favour the irreversibility at first cycle: the irreversibility is susceptible to reach until 70% of breathing amplitude only because of particles reorganisation. This observation confirms the idea that the granular media is susceptible to contribute to the first cycle irreversibility observed experimentally. Finally, when friction between particles is high and the rotation of the latter is blocked, a phenomenon of “pillars” appears: only few columns of particles support the pressure applied on the electrode.In parallel, an experimental study was carried out on macroscopic samples to investigate the effect of pressure variation during cycling, temperature and pressure during first cycles. The pressure variation during cycling affects anode thickness but shows to be weakly influential on breathing amplitude. A high cycling temperature (61°C) generates a diminution of breathing amplitude. It also creates a progressive capacity loss more important, but it does not explain all the influence on breathing amplitude, hence the impact on microstructure is suspected. At last, high pressure (3 MPa) during first cycles turns out to be a lever to reduce durably the breathing amplitude of the anode
Effect of the positive electrode and of mechanical stresses on the cyclability of a Li-ion cell containing silicon-based negative electrode
No full textL'essor du silicium et des oxydes lamellaires à base de nickel manganèse cobalt (NMC) comme nouveaux matériaux d'électrodes négatives et positives pour les batteries Li-ion pose la question de leur intégration dans des cellules complètes. En effet, la lithiation du silicium induit une forte expansion du matériau, ce qui entraîne un gonflement important et des contraintes mécaniques au niveau de l'anode et de la cellule. De plus, les interphases formées à la surface des électrodes lors du premier cycle (SEI et CEI) jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement et le vieillissement de la cellule. Des études récentes ont montré l'apparition d'un échange SEI-CEI affecté par la nature de l'électrode positive. Cette étude vise ainsi à comprendre le rôle des contraintes mécaniques et de la nature de l'électrode positive sur la cyclabilité d'une électrode négative composite silicium-carbone-graphite (Si-C/G) haute performance dans une cellule Li-ion. Dans le cas des cellules 18650 cylindriques, des jauges de déformation ont confirmé la rigidité du godet et permis de mesurer une pression maximale de 4,3 MPa ; en outre, la variation d'épaisseur des composants internes de la cellule a été observée à 8 états de charge (SOC) différents au cours d'un cycle par micro tomographie à rayons X in situ (taille de voxel 1,6μm) combinée à un traitement d'image spécifique. Pour les cellules en sachet souple, le gonflement a été mesuré operando grâce à un montage de déformation de haute précision (< 0,1μm) avec enregistrement simultané de la pression et de l'épaisseur ainsi qu'un système de régulation dynamique de la pression. En combinant ces techniques expérimentales uniques et la modélisation du gonflement du matériau actif Si-C/G en fonction du SOC, nous avons pu obtenir des informations sur les changements de porosité des anodes pour les deux formats de cellules. Ensuite, deux matériaux de cathode de type NMC (NMC622, NMC811) ont été comparés à un matériau d’électrode référence de type oxyde de cobalt lithié (LCO) conduisant à une meilleure rétention de capacité avec la NMC811 puis la NMC622 et enfin le LCO. La NMC811 contribue tout d'abord à minimiser le gonflement maximal, contrairement aux cellules à base de LCO. Des analyses post-mortem des électrodes positives et négatives de cellules en sachet souple ont été réalisées en combinant la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), la spectrométrie de masse à ions secondaires à temps de vol (Tof-SIMS) et la spectroscopie de masse à plasma inductif (ICP). Les mêmes mécanismes de dégradation se produisent pour tous les types de cellules. Une croissance continue du SEI a été mise en évidence du côté de l'anode, piégeant les ions lithium mais sans augmentation du transfert de charge. A la cathode, une augmentation du transfert de charge a été observée pour toutes les cellules, lié l'épaississement de la CEI lors du cyclage. La meilleure rétention de la capacité des cellules NMC811 est liée à une plus faible quantité de SEI formée lors du cyclage. Par ailleurs, la dégradation plus rapide des cellules LCO provient d'un épaississement plus important de la CEI et de la SEI. Les différentes approches utilisées au cours de ce travail pourraient facilement être appliquées pour développer d'autres composites Si-C ou d'autre formulations d’électrodes ayant un gonflement limité, pour optimiser la conception de cellules et leur intégration, qui conduira finalement une augmentation de la densité énergétique de la batterie Li-ion. L'étude des contraintes mécaniques au niveau des particules pourrait également permettre de comprendre et limiter le gonflement au niveau des électrodes. Une corrélation directe entre les contraintes mécaniques et l'évolution de la SEI est encore en débat.The rise of silicon and nickel manganese cobalt layered oxides (NMC) as new negative and positive electrode materials for Li-ion batteries appear the question of their integration in full cells. Indeed, silicon lithiation induces a high material expansion, which leads to significant swelling and mechanical stresses at the anode and cell level. Additionally, interphases formed at the surface of the electrodes during the first cycle (SEI and CEI) play an essential role in the operation and ageing of the cell. Recent studies showed the occurrence of a SEI-CEI crosstalk influenced by the nature of the positive electrode. Thus, this study aims at understanding the role of mechanical constraints and nature of the positive electrode on the capacity retention of a high performance silicon carbon graphite composite electrode (Si-C/G) in a Li-ion cell. In case of cylindrical 18650 cells, strain gauges confirmed the rigidity of the casing and measured a maximum pressure of 4.3 MPa; in addition, internal cell components thickness change was captured at 8 different states of charge (SOC) during a cycle by in situ 3D imaging with X-Ray micro computed-tomography (voxel size 1.6μm) combined with a specific image treatment. For bi-layer pouch cells, operando swelling was measured using an in-house high precision (< 0.1μm) compression set-up with simultaneous pressure and thickness recording as well as dynamic pressure regulation system. Combining these unique experimental techniques and the modelling of Si-C/G active material swelling in function of the SOC we were able to provide insights in porosity changes of anodes for the two cell formats. Then three cathode materials were compared (NMC622, NMC811 and LCO) leading to a better capacity retention with NMC811 and then NMC622. NMC811 contributes firstly to minimize the maximum swelling in contrary to LCO. Post-mortem analyses of positive and negative electrodes harvested from pouch cells were carried out by combining Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Time of Flight Secondary-Ion Mass Spectrometry (Tof-SIMS) and Inductively Coupled Plasma (ICP) mass spectroscopy. For all type of cells, the same fading mechanism occurs. A continuous growth of the SEI has been highlighted at the anode side, trapping lithium ion but without charge transfer increase. At the cathode side, an increase of the charge transfer was observed for all cells correlated to CEI thickening upon cycling. The better capacity retention in NMC811 cells was found to be related to a lower amount of SEI formed upon cycling. In another hand, faster degradation of LCO cells originates from a more significant thickening of both the CEI and SEI. Various approaches used in this work could easily be applied to develop other Si-C composite or anode formulation with limited swelling, to optimize cell design and the integration of this new generation of cells which will finally promote higher energy density of Li-ion battery. The study of the mechanical stresses at particle level might also provide significant insight to understand and limit the swelling at electrode level. A direct correlation between the mechanical stress and the SEI evolution is still under debate
Study of lithium dynamics in a Li-ion system via isotopic tracing by using a combination of NMR and ToF-SIMS spectrometry
No full textDe récentes études montrent que la dégradation des performances d’une cellule Li-ion peut être associée à une inactivation d’une partie du matériau d’électrode. Celle-ci peut résulter de l’isolement de particules vis-à-vis du réseau percolant, de la dissolution du matériau actif, de sa délamination, ou de la dégradation de sa structure à l’échelle nanoscopique ou mésoscopique. Une perte de lithium actif peut également expliquer ces pertes de performance en cyclage. Par exemple, la formation de l’Interphase d’Electrolyte Solide (SEI), qui a lieu lors des premiers cycles électrochimiques, piège du lithium de façon irréversible. La perte de capacité spécifique associée à la création de cette couche est assez faible dans le cas des électrodes de graphite (9%), mais est conséquente pour des électrodes de silicium (jusqu’à 20%). De plus, cette interphase a un fort impact sur la durée de vie et la sécurité de la cellule.Mes travaux portent sur la dynamique du lithium au sein d’une cellule Li-ion, en particulier de la SEI, et utilise une méthode particulière : le traçage isotopique. Cette approche se développe timidement depuis 2011, puisqu’une dizaine d’études seulement ont été publiées. Dans toute la littérature actuelle, les isotopes sont introduits dans différentes parties du système électrochimique (anode, cathode ou électrolyte) avant cyclage. Dans ce travail, les isotopes du lithium ont été ajoutés à différents états de charges (100% ou 0%) afin de marquer sélectivement la SEI. Plus précisément, l’accumulateur subit une charge/décharge, est ouvert, puis l’électrode négative est prélevée et réinsérée dans une nouvelle cellule contenant l’isotope complémentaire. En combinant des analyses de spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps de vol (ToF-SIMS) et de résonance magnétique nucléaire (RMN) 7Li/6Li haute résolution à l’état solide, il est possible de déterminer la distribution de 6Li et du 7Li dans différentes parties de l’électrode.Dans un premier temps, le développement basé sur la méthodologie présentée ci-dessus a été réalisé dans un système de demi-pile comprenant une électrode de graphite. L’hypothèse fondée sur la présence de potentiels effets de fractionnement isotopique a été examinée par ToF-SIMS et écartée. Les échanges de 6Li et 7Li apparaissant entre la SEI et l’électrolyte ont ensuite été étudiés par des expériences de diffusion pure et de couplage migration/diffusion en cyclage. Les résultats montrent que la diffusion libre des ions lithium dans la SEI de l’électrode de graphite délithiée est très rapide et qu’une homogénéisation complète des abondances isotopiques apparait en moins de 20 minutes. Ces échanges sont beaucoup plus lents lorsque des cycles de lithiation/délithiation sont effectués.Dans un second temps, la SEI d’une électrode de silicium a été examinée en détail dans des conditions similaires. Celle-ci a été analysée par RMN, par ToF-SIMS ainsi que par spectrométrie de photoélectrons X (XPS). La première lithiation du silicium a également été étudiée. Les expériences d’échanges isotopiques par diffusion pure ont cette fois été réalisées sur des électrodes lithiées. . Elles ont permis de mettre en évidence que plusieurs phénomènes conduisent à la redistribution des isotopes dans la SEI, comme dans les particules de silicium. Durant la première heure de contact, les échanges isotopiques conduisent à l'homogénéisation complète des isotopes. Nos résultats suggèrent également une cinétique de relaxation du lithium dans le silicium plus lente (50h), aboutissant à distribution des isotopes encore différente.Currents studies show that performance degradation of Li-ion cells can be attributed to a loss of active material. This can result from particle isolation from the percolated network, from the dissolution of the active material, from the structure degradation at the nanoscale or at the mesoscale or from delamination. A loss of active lithium can also explain such performance fading. The formation of the Solid Electrolyte Interphase (SEI), which takes place during the first cycle, eventually traps lithium. The irreversible capacity loss associated to the generation of this layer is quite low for graphite electrodes (9%), but it is significant for silicon electrodes (20%). In addition, this interface has a strong impact on the lifespan and safety of the system.My research aims at investigating the lithium dynamics within the SEI during the first cycles of charge and discharge by using Li isotopic tracing. Since 2011, this approach has been used about 10 times in the Li-ion battery field. In all the current literature, isotopes are introduced in specific parts of a cell (anode, cathode or electrolyte) before electrochemical cycling. In this work, Li isotopes are added at different states of charge (100% or 0%) in order to selectively label the SEI. More specifically, the accumulator is charged/discharged, opened, and the cycled negative electrode is removed and inserted into a new cell containing the complementary isotope. By using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) and 7Li and 6Li Solid State Nuclear Magnetic Resonance (NMR), it is then possible to characterize the distribution of 7Li and 6Li in the electrode.In a first step, the study of a graphite electrode in a half-cell configuration based on the methodology presented above has been achieved. Hypothesis based on the presence of potential effects of isotope fractionation has been investigated by ToF-SIMS and excluded. 6Li/7Li exchanges appearing at the SEI/electrolyte interface have been studied by pure diffusion and diffusion/migration experiments performed after electrochemical cycling. Results show that self-diffusion of Li+ ions in the SEI of a delithiated-graphite electrode occurs rapidly and a complete homogenization of isotopes abundance appears in less than 20 minutes. These exchanges are slower when (de)lithiation cycling is performed.In a second step, the SEI of a silicon electrode has been thoroughly investigated by using solid-state NMR, ToF-SIMS and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The first lithiation (first charge), concomitant to the SEI formation, has also been studied. Isotope exchange experiments by pure diffusion have been performed on lithiated electrodes. They have shown that several phenomena lead to the redistribution of isotopes in the SEI, as in silicon particles. During the first hour of contact, isotope result to the complete homogenization of isotopes. Results also suggest a slower relaxation kinetics of lithium in silicon (50h), leading to an new isotope distribution
Publication - Southern African Review of Education with Education with Production, vol. 25, 2019/1.
No full textProfessional judgment in and for complex social and educational contexts Authors: Elizabeth Walton, Douglas Andrews and Ruksana Osman Pushed out! The perils of teacher professionalism in dysfunctional South African teaching contexts Author Thabo Msibi Complexities of professional practice in South African education Author Nazir Carrim Identities in transition : professional identity construction by student teachers in England and South Africa at the end of their university-based training Auth..
Growing up in the Betsileo landscape: Children's wild edible plant's knowledge in Madagascar.
No full textDatabase from the article "Growing up in the Betsileo landscape: Children’s wild edible plant's knowledge in Madagascar. "
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Towards practical sulfolane based electrolytes: Choice of Li salt for graphite electrode operation
No full textSulfolane (tetramethylene sulfone, SL) is known for leading to Li-ion electrolytes with high anodic stability. However, the operation of graphite electrodes in alternative electrolytes is usually challenging, especially when ethylene carbonate (EC) is not used as co-solvent. Thus, we study here the influence of the lithium salt on the physico-chemical and electrochemical properties of EC-free SL-based electrolytes and on the performance of graphite electrodes based on carboxymethyl cellulose (CMC). SL mixed with dimethyl carbonate (DMC) leads to electrolytes as conductive as state-of-the-art alkyl carbonate-based electrolytes with wide electrochemical stability windows. The compatibility with graphite electrodes depends on the Li salt used and, even though cycling is possible with most salts, lithium difluoro-oxalato borate (LiDFOB) is especially interesting for graphite operation. LiDFOB electrolytes are conductive at room temperature (ca. 6 mS cm-1) with an anodic stability slightly below 5 V vs. Li/Li+ on particulate carbon black electrodes. In addition, it allows cycling graphite electrodes with steady capacity and high coulombic efficiency without any additive. The testing of graphite electrodes in half-cells is, however, problematic with SL:DMC mixtures and, by switching the Li metal counter electrode for LiFePO4, the graphite electrode achieves better practical performance in terms of rate capability.
Keywords
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