2. experimentell

2.1. Vorbereitung und Zelltest

Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), dme,tri(ethylenglycol)dimethylether (i.e., triglyme), di(ethylenglycol)di- n-Butylether (i.e. Butyldiglyme, BDG), und Lithiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (litfsi) (alle in Batteriequalität) wurden von Novolyte Technologies. dmso,triethyl bezogen Phosphat (tepa), 1-Butyl-1-methylpyrrolidium bis(tri-fluormethylsulfonyl)imid (pyr14tfsi), und 4A-Molekularsiebe wurden von Sigmaealdrich bestellt. Sebaconitril wurde von Macros Organics. Lithiumfolie (99.9 %, 0.75 mm dick) wurde von alfa aesar erhalten. alle nicht batterietauglichen Lösungsmittel wurden vor der Verwendung mehrere Tage lang mit überschüssigem vorgetrocknetem 4A-Molekularsieb getrocknet.Elektrolyte von 1 M litfsi in verschiedenen Lösungsmitteln wurden in einem hergestellt Vakuum Handschuhfach（ xiamen tmaxcn inc.） gefüllt mit gereinigtem Argon und in dem die Feuchtigkeits- und Sauerstoffgehalt war weniger als 1 ppm.

Die kohlenstoffbasierten Luftelektroden auf Ketjen-Schwarz (KB) wurden wie zuvor beschrieben hergestellt [20. Dupont Teflon PTFE-Te3859-Fluorpolymerharz wurde als Bindemittel verwendet, und das Gewichtsverhältnis von Kohlenstoff:Teflon nach dem Trocknen betrug 85:15. Die KB-Kohlenstoffbeladung in der Endelektrode wurde auf etwa 15.1 mg cm2, geregelt und die kb-air-Elektrodenscheiben hatten einen Durchmesser von 1.59 cm und eine Fläche von 1.98 cm2.

Die Knopfzellen-Li-O2-Batterien der Größe 2325 wurden im mbraun-Handschuhfach zusammengebaut, wie in zuvor veröffentlichten Artikeln beschrieben [3,21.. Die 2325-Knopfzellen-Kits wurden vom kanadischen Nationalresearch Council (CNRC) gekauft, und die Zellenpfannen wurden maschinell mit neunzehn 41.0 mm großen Löchern in einem gleichmäßig verteilten Muster gebohrt, um Sauerstoffzugang zu ermöglichen. Die Zellen wurden durch Schichten, der Reihe nach, der folgenden Komponenten konstruiert: eine Luftelektrodenscheibe auf der Zelle Pfanne, ein Stück Separatormaterial (2.06 cm Durchmesser, whatman GF/D Glasmikrofaser-Filterpapier), 280 ml Elektrolyt, eine Lithiumscheibe (1.59 cm Durchmesser ), ein Abstandshalter aus rostfreiem Stahl (0.5 mm dick, aus vorgefertigten Materialien), und eine Knopfzellenabdeckung mit einer Polypropylendichtung., an der die gesamte Baugruppe gecrimpt wurde einen Gasdruck von 200 psi unter Verwendung von a Knopfzellen-Crimper gekauft von Xiamen TMAX Batterieausrüstungen begrenzt . der überschüssige Elektrolyt wurde während des Crimpens durch die O2-Diffusionsfenster aus den Zellen abgeleitet.

Jede Li-O2-Knopfzellenbatterie wurde in einem einzelnen 226 cm3 platziert

Teflonbehälter, der mit gereinigtem Sauerstoff bei einem Druck von etwa 1 atm. gefüllt war Batterien wurden bei Zimmertemperatur an einem entladen Xiamen tmax Batterietesterat eine konstante Stromdichte von 0.05 ma cm2 bis 2.0 V und darunter eine konstante Spannung, bis die Stromdichte auf abgenommen hat 0.01 ma cm2. Nach dem Entladen, wurden die Li-O2-Knopfzellen in der Handschuhbox, zerlegt und die Luftelektroden mehrmals gründlich durch Eintauchen in frisches wasserfreies DME für jeweils mindestens 1 h gewaschen . nach dem Waschen, wurden die Zellen über Nacht unter Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.

3. Ergebnisse und Diskussion

3.1. Elektrolyteigenschaften und Entladeverhalten

unter Berücksichtigung der Reaktivität von Lithiummetall gegenüber protischen organischen Stoffen Lösungsmittel und die Offenheit von Li-O2- oder Li-Luft-Batteriesystemen,. Lösungsmittel für diese Studie wurden aus aprotischen organischen Flüssigkeiten ausgewählt

Verbindungen mit relativ hohen Siedepunkten (z. B. . g . , > 180 ° C), um den Lösungsmittelverlust durch Verdampfung durch die Sauerstoffdiffusionslöcher auf dem zu verringern Münzzellengehäuse gekauft von Xiamen TMAX Batterieausrüstungen begrenzt . litfsi wurde als gelöster Stoff gewählt, weil es hat eine bessere Stabilität gegen Feuchtigkeit und Hitze als lipf6. Tabelle 1listet die Raumtemperaturwerte der Viskosität, der Ionenleitfähigkeit,und des gelösten Sauerstoffs der 1.0 M litfsi-Elektrolyten mit den gewählten Lösungsmittelsystemen. dem Sauerstoff auf Löslichkeitsdaten, die mit dem Multiparametermessgerät der Oakton 650-Serie gemessen wurden, waren etwas niedriger als die tatsächlichen Werte, wie von Ein-Eli und Kraytsberg[23, kommentiert, aber sie sind in Tabelle 1 nur für einen relativen Vergleich aufgeführt.Abb..1 zeigt die entladeprofile als funktion der entladekapazität von li-o2-batterien mit unterschiedlichen elektrolyten bei einem entladestrom von 0.05 ma cm2, und die entladekapazitätsdaten sind in tabelle 1 zum einfachen vergleich aufgeführt. die entladeleistung von theionic flüssiges pyr14tfsi bei 0.02 ma cm2 ist auch in Abb.. 1 zum Vergleich. der Aufwärtsspitzen auf den Entladungskurven von dmsound pyr14tfsi (bei 0.02 ma cm2). enthalten