2. การทดลอง

2.1. การเตรียมและการทดสอบเซลล์

เอทิลีนคาร์บอเนต (EC), โพรพิลีนคาร์บอเนต (PC), dme,ไตร (เอทิลีนไกลคอล) ไดเมทิล อีเทอร์ (i.e., ไตรกลีม), ได(เอทิลีนไกลคอล) ได- เอ็น-บิวทิล อีเทอร์ (i.e. บิวทิล ไดกลีม, BDG), และลิเธียมบิส (ไตรฟลูออโรเมทิลซัลโฟนิล)อิไมด์ (ลิตฟซิ) (ทั้งหมดอยู่ในเกรดแบตเตอรี่) ถูกซื้อมาจากเทคโนโลยีโนโวไลต์. dmso,ไตรเอทิล ฟอสเฟต (tepa), 1-butyl-1-methylpyrrolidium bis(tri-fluoromethylsulfonyl)imide (pyr14tfsi), และ 4A โมเลกุล sievere สั่งซื้อจาก sigmaealdrich. sebaconitrile ถูกซื้อจาก acros organics. ลิเธียมฟอยล์ (99.9%, 0.ความหนา 75 มม.) ได้จาก alfa aesar. ตัวทำละลายที่ไม่ใช่ระดับแบตเตอรี่ทั้งหมดถูกทำให้แห้งด้วยตะแกรงโมเลกุล 4A ที่แห้งมากเกินไปเป็นเวลาหลายวันก่อนการใช้งาน.อิเล็กโทรไลต์ 1 M litfsi ในตัวทำละลายต่างๆ ถูกเตรียมขึ้นภายใน เครื่องดูดฝุ่น กล่องถุงมือ（ เซียะเหมิน TMAXCN อิงค์.） เติมด้วยอาร์กอนบริสุทธิ์และซึ่ง ความชื้นและปริมาณออกซิเจนน้อยกว่า 1 ppm.

ketjen black (KB) อิเล็กโทรดอากาศที่ใช้คาร์บอนเป็นส่วนประกอบตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ [20. dupont เทฟลอน ptfe-te3859 ฟลูออโรโพลีเมอร์เรซินถูกใช้เป็นสารยึดเกาะ, และอัตราส่วนน้ำหนักของคาร์บอน:เทฟลอนหลังจากการอบแห้งคือ 85:15. โหลดคาร์บอน KB ในอิเล็กโทรดสุดท้ายถูกควบคุมที่ประมาณ 15.1 มก. cm2, และจาน kb-airelectrode มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.59 cm และพื้นที่ 1.98 cm2.

แบตเตอรี่ li-o2 ชนิดเซลล์แบบเหรียญขนาด 2325 ถูกประกอบขึ้นภายในกล่องถุงมือ mbraun ตามที่อธิบายไว้ในเอกสารเผยแพร่ก่อนหน้านี้ [3,21. ชุดเซลล์แบบเหรียญ 2325 ถูกซื้อจากสภาวิจัยแห่งชาติแคนาดา (CNRC), และถาดเซลล์ถูกเจาะด้วยเครื่องจักรด้วยรูขนาด 41.0 มม. จำนวน 19 รูในรูปแบบกระจายอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ออกซิเจนเข้าถึงได้. เซลล์ถูกสร้างขึ้นโดยเลเยอร์, ตามลำดับ, ส่วนประกอบต่อไปนี้: อิเล็กโทรดดิสก์บนเซลล์ กระทะ, วัสดุคั่นชิ้นหนึ่ง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.06 ซม., กระดาษกรองไมโครไฟเบอร์ whatman GF/D), อิเล็กโทรไลต์ 280 มล., ดิสก์ลิเธียม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.59 ซม. ), สเปเซอร์สเตนเลสสตีล (0.ความหนา 5 มม., จากวัสดุพรีด), และฝาครอบเซลล์แบบเหรียญพร้อมปะเก็นโพลีโพรพิลีน. การประกอบทั้งหมดถูกจีบที่ แรงดันแก๊ส 200 psi โดยใช้ a คีมย้ำเซลล์เหรียญ ซื้อมาจาก เซียะเหมิ TMAX แบตเตอรี่อุปกรณ์จำกัด . อิเล็กโทรไลต์ส่วนเกินถูกระบายออกจากเซลล์ผ่านช่องกระจาย O2 ระหว่างการจีบ.

แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญ li-o2 แต่ละก้อนถูกวางไว้ในแต่ละ 226 cm3

ภาชนะเทฟลอนที่เติมออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ความดันประมาณ 1 atm. the แบตเตอรี่หมดที่อุณหภูมิห้องบน an เซียะเหมิน tmax เครื่องทดสอบแบตเตอรี่at ความหนาแน่นกระแสคงที่ 0.05 ma cm2 ถึง 2.0 V แล้วต่ำกว่า แรงดันคงที่จนกระทั่งความหนาแน่นกระแสลดลงเป็น 0.01 ma cm2. หลังจากคายประจุ, เซลล์แบบเหรียญ li-o2 ถูกถอดแยกชิ้นส่วนในกล่องของถุงมือ, และล้างขั้วไฟฟ้าอากาศอย่างทั่วถึงหลายครั้งโดยการแช่ใน DME ปราศจากน้ำสดเป็นเวลาอย่างน้อย 1 ชั่วโมงในแต่ละครั้ง . หลังจากล้าง, เซลล์ถูกทำให้แห้งค้างคืนภายใต้สุญญากาศที่อุณหภูมิห้อง.

3. ผลลัพธ์และการสนทนา

3.1. คุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์และประสิทธิภาพการปลดปล่อย

โดยพิจารณาจากปฏิกิริยาของโลหะลิเธียมกับโปรติกอินทรีย์ ตัวทำละลายและลักษณะเปิดของระบบแบตเตอรี่ li-o2 หรือ li-air, ตัวทำละลายสำหรับการศึกษานี้ได้รับการคัดเลือกจากของเหลวอินทรีย์ aprotic

สารประกอบที่มีจุดเดือดค่อนข้างสูง (e.g., >180 C) ลดการสูญเสียตัวทำละลายผ่านการระเหยผ่านช่องแพร่ออกซิเจนบน กล่องใส่เหรียญ ซื้อมาจาก เซียะเหมิ TMAX แบตเตอรี่อุปกรณ์จำกัด . litfsi ได้รับเลือกให้เป็นตัวทำละลายเพราะ มีความคงตัวต่อความชื้นและความร้อนได้ดีกว่า lipf6. ตารางที่ 1 แสดงค่าความหนืดของอุณหภูมิห้อง, การนำไอออนิก,และออกซิเจนละลายน้ำของอิเล็กโทรไลต์ 1.0 M litfsi ด้วยระบบตัวทำละลายที่เลือก. ออกซิเจน ข้อมูลความสามารถในการละลายที่วัดด้วยเครื่องวัดมัลติพารามิเตอร์ของ oakton 650 series ต่ำกว่าค่าจริงเล็กน้อยตามที่ ein-eli และ kraytsberg แสดงความคิดเห็น[23, แต่แสดงไว้ในตารางที่ 1 สำหรับการเปรียบเทียบแบบสัมพัทธ์.fig. 1 แสดง โปรไฟล์การคายประจุเป็นฟังก์ชันของความจุการคายประจุของแบตเตอรี่ li-o2 โดยใช้อิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกันที่กระแสไฟดิสชาร์จที่ 0.05 ma cm2, และข้อมูลความสามารถในการคายประจุแสดงอยู่ในตารางที่ 1 เพื่อให้เปรียบเทียบได้ง่าย. ประสิทธิภาพการคายประจุของไอออนิก pyr14tfsi ของเหลวที่ 0.02 ma cm2 ยังรวมอยู่ใน fig. 1 forcomparison. the upward spikes on the discharge curves of dmsoand pyr14tfsi (at 0.02 ma cm2).