หวู่ซั่ว,∗ , kang xub, vilayanur V. viswanathana, silas A. townea, john S. hardya, jie xiaoa, zimin niea,เดหง ฮูก, เดยู วังกา,1, จี-กวง จางกา,∗∗

คณะกรรมการพลังงานและสิ่งแวดล้อม, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ, ริชแลนด์, WA 99354, สหรัฐอเมริกา ข ฝ่ายเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กตรอน, U.S. ห้องปฏิบัติการวิจัยของกองทัพบก, adelphi , MD 20783, คณะกรรมการวิทยาศาสตร์พื้นฐานและการคำนวณของสหรัฐอเมริกา, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ, ริชแลนด์, WA 99354, สหรัฐอเมริกา

สำหรับการศึกษาความสามารถในการชาร์จและความสามารถในการหมุนเวียนของที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์ที่อาจมีการคายประจุ (li2o2, li2o, li2co3, LEDC และ lpdc),อิเล็กโทรดแบบจำลองได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจสอบความสามารถในการชาร์จ ของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมาแต่ละรายการ. ผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมาเพียงรายการเดียว ถูกใช้ในตัวอย่างอิเล็กโทรดประจุหนึ่งตัวเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน เกิดจากหลายองค์ประกอบ. วัสดุที่ไม่ออกฤทธิ์, เช่น ต่ำ คาร์บอนพื้นที่ผิว (i.e. SP คาร์บอน) และสารยึดเกาะที่ไม่เป็นองค์ประกอบ ระบบ (i.e. PVDF ในสารละลาย NMP) ถูกใช้เพื่อการจัดการที่ง่ายขึ้น,การใช้ตัวทำละลายน้อยลงและไม่มีการสลายตัวของวัสดุออกฤทธิ์ ด้วยน้ำ. อิเล็กโทรดอากาศ SP ที่โหลดไว้ล่วงหน้าด้วย li2o2, li2o, li2co3,ledc และ LPDC เป็นสารออกฤทธิ์ที่มีและไม่มี fe3o4 ถูกเตรียมในถุงมือ mbraun กล่องบรรจุสารบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ อาร์กอนที่มีความชื้นและออกซิเจนน้อยกว่า 1 ppm.สำหรับอิเล็กโทรดอากาศที่ไม่มี fe3o4 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา, ส่วนผสมของลิเธียมออกไซด์หรือเกลือเป็นสารออกฤทธิ์และ SP ที่อัตราส่วนน้ำหนัก ของ 1:1 ถูกเตรียม. สำหรับอิเล็กโทรดอากาศที่มี fe3o4 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อ ลดแรงดันไฟเกินของ li– แบตเตอรี่ o2 ระหว่างการชาร์จเป็น รายงานโดยบรูซและเพื่อนร่วมงาน [8, มีส่วนผสมของลิเธียมออกไซด์ หรือเกลือ, SP, และ fe3o4 ในอัตราส่วนน้ำหนัก 39.4:51.3:9.3 ถูกใช้เป็น ในงานก่อนหน้าของเรา [15. แต่ละส่วนผสมที่เป็นของแข็งถูกบดเป็นก้อนสำหรับ 30 นาทีในพลังงานสูง โรงสีลูกดาวเคราะห์ ซื้อจากเซียะเหมิน TMAX แบตเตอรี่อุปกรณ์จำกัด. จากนั้น,สารละลายของส่วนผสมที่เป็นของแข็งที่โม่ด้วยลูกบอลและ PVDF ในสารละลาย NMP ถูกเคลือบแยกต่างหากบนแผ่นโฟมที่มีขนาด 1.59 ซม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.98 cm2 ในพื้นที่. หลังจากที่ NMP ถูกระเหยออกไป ในห้องโถงของ เครื่องดูดฝุ่น กล่องถุงมือ ซื้อจากอุปกรณ์แบตเตอรี่เซียะเหมิน TMAX จำกัด , อิเล็กโทรดอากาศถูกทำให้แห้งที่80◦ C ภายใต้สุญญากาศค้างคืน. the อัตราส่วนน้ำหนักของสารออกฤทธิ์/sp/pvdf ถูกกำหนดเป็น 4:4:2, หรือ วัสดุที่ใช้งาน/sp/fe3o4/pvdf ที่ 36.8:48.0:8.7:6.5. เป็นข้อมูลพื้นฐาน การเปรียบเทียบ, อิเล็กโทรดอากาศของ SP/PVDF ที่ 8:2 โดยน้ำหนักและ sp/fe3o4/pvdf ที่ 84.8:8.7:6.5 โดยน้ำหนักก็ถูกเตรียมเช่นกัน.

li .ประเภทเซลล์เหรียญ– ประกอบแบตเตอรี่ o2 ขนาด 2,325 ก้อน ภายในกล่องถุงมือ mbraun ตามที่อธิบายไว้ในตีพิมพ์ก่อนหน้านี้ กระดาษ [3,18. ชุดเซลล์เหรียญ 2,325 ชุดถูกซื้อจากแคนาดา สภาวิจัยแห่งชาติ (cnrc), และกระทะเซลล์ถูกเจาะด้วยเครื่องจักรด้วย 19× Ø1.0 มม. รูในรูปแบบกระจายสม่ำเสมอสำหรับ การเข้าถึงออกซิเจน. เซลล์ถูกสร้างขึ้นโดยการวางดิสก์อิเล็กโทรดอากาศบนถาดเซลล์, คลุมด้วยชิ้นส่วนของ pp peS เครื่องสกัด ถูกซื้อจากเซียะเหมิน TMAX แบตเตอรี่อุปกรณ์จำกัด. ,เติมอิเล็กโทรไลต์มากเกินไป (ประมาณ 280 ลิตร) (1.0 mlitfsiinpc:ecat อัตราส่วนน้ำหนัก 1:1), การวางดิสก์ลิเธียมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.59 ซม., การวางตัวเว้นวรรคสแตนเลสหนา 0. หนา 5 มม. ด้วยวัสดุที่เตรียมไว้,และปิดท้ายด้วย ฝาครอบเซลล์แบบเหรียญที่มีปะเก็นโพลีโพรพิลีน.ทั้งชุดถูกจีบที่แรงดันแก๊ส 200 psi บน a นิวเมติก คีมย้ำเซลล์เหรียญ ซื้อจากเซียะเหมิน อุปกรณ์แบตเตอรี่ tmax จำกัด, และมากเกินไป อิเล็กโทรไลต์ถูกขับออกจากเซลล์ผ่านการแพร่กระจายของ O2 หน้าต่างในระหว่างการจีบ.

2.2. การทดสอบและการกำหนดลักษณะ

ประสิทธิภาพของ li– o2 แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญได้รับการทดสอบที่ห้อง อุณหภูมิบน a เครื่องทดสอบแบตเตอรี่ .เครื่องทดสอบแบตเตอรี่ถูกซื้อจากเซียะเหมิน TMAX แบตเตอรี่อุปกรณ์จำกัด. แต่ละเซลล์ถูก บรรจุในภาชนะเทฟลอนขนาด 226 ซม. 3 บรรจุด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ความดันสูงกว่า 1 atm. รูปที่. เล็กน้อย 1 เป็นแผนผัง ของการตั้งค่าการทดลองของเรา. การคายประจุของอิเล็กโทรดอากาศ KB คือ ดำเนินการที่ความหนาแน่นกระแส 0.05 macm− 2, และความลึกของ การคายประจุ (DOD) แปรผันโดยใช้แรงดันตัดที่ต่างกันของ2.8v, 2.7V, 2.6V, 2.5V, 2.4V, 2.2V และ 2.0V, ตามลำดับ. เมื่อถึงแรงดันไฟดิสชาร์จที่ตั้งไว้, การคายประจุยังคงดำเนินต่อไปภายใต้กระบวนการแรงดันคงที่จนถึงความหนาแน่นกระแส ลดลงถึง≤ 0.01 แม็ค− 2. สำหรับการทดสอบความสามารถในการชาร์จซ้ำของอิเล็กโทรดอากาศ spbased ที่บรรจุไว้ล่วงหน้าด้วยสปีชีส์ที่ใช้งานเกลือลิเธียม, เซลล์ถูกวนรอบระหว่าง 4.5 หรือ 4.6V และ 2.0V หลังจากชาร์จ.