2. experimentais

2.1. preparação e teste de células

carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), dme,tri(etilenoglicol) éter dimetílico (i.e.,triglima),di(etilenoglicol) di- éter n-butílico (i.e. butil diglima, BDG), e lítio-bis(trifluorometilsulfonil)imida (litfsi) (todos em grau de bateria) foram adquiridos da novolyte technologies. dmso,trietil fosfato (tepa), 1-butil-1-metilpirrolidium bis(tri-fluorometilsulfonil)imida (pyr14tfsi), e peneiras moleculares 4A foram encomendadas da sigmaealdrich.sebaconitrila foi comprada daacros organics.folha de lítio (99.9%, 0.75 mm de espessura) foi obtido a partir de alfa aesar. todos os solventes sem grau de bateria foram secos com excesso de peneiras moleculares 4A pré-secas por vários dias antes do uso.eletrólitos de 1 M litfsi em diferentes solventes foram preparados dentro de um vácuo porta-luvas（ xiamen TMAXCN Inc.） preenchido com argônio purificado e no qual o teor de umidade e oxigênio foi inferior a 1 ppm.

os eletrodos de ar à base de carbono de ketjen black (KB) foram preparados como descrito anteriormente [20. dupont teflon A resina de fluoropolímero ptfe-te3859 foi usada como aglutinante, e a razão em peso de carbono:teflon após a secagem foi de 85:15. a carga de carbono KB no eletrodo final foi controlada em cerca de 15.1 mg cm2, e os discos kb-aireletrodos tinham um diâmetro de 1.59 cm e uma área de 1.98 cm2.

as baterias de li-o2 do tipo célula-moeda de tamanho 2325 foram montadas dentro do porta-luvas mbraun conforme descrito em artigos publicados anteriormente [3,21. os kits de célula tipo moeda 2325 foram adquiridos do conselho nacional de pesquisa canada (CNRC), e as bandejas das células foram perfuradas com dezenove furos de 41.0 mm em um padrão distribuído uniformemente para permitir o acesso ao oxigênio. as células foram construídas por camadas, em sequência, os seguintes componentes: um eletrodo de ar na célula pan, um pedaço de material separador (2.06 cm de diâmetro, whatman GF/D papel de filtro de microfibra de vidro), 280 ml de eletrólito, um disco de lítio (1.59 cm de diâmetro) ), um espaçador de aço inoxidável (0.5 mm de espessura, de materiais pred), e uma tampa de célula tipo moeda com uma junta de polipropileno. todo o conjunto foi crimpado em uma pressão de gás de 200 psi usando um crimpador de células de moedas Comprado de equipamentos de bateria xiamen TMAX limitado . o excesso de eletrólito foi drenado das células através das janelas de difusão de O2 durante a crimpagem.

cada bateria de célula tipo moeda de li-o2 foi colocada em uma caixa individual de 226 cm3

recipiente de teflon que foi preenchido com oxigênio purificado a uma pressão de cerca de 1 atm. o baterias foram descarregadas em temperatura ambiente em um xiamen tmax testador de bateriaat uma densidade de corrente constante de 0.05 ma cm2 a 2.0 V e depois sob uma tensão constante até que a densidade de corrente diminuiu para 0.01 ma cm2. após a descarga, as células de moeda de li-o2 foram desmontadas no porta-luvas, e os eletrodos de ar foram lavados completamente várias vezes por imersão em DME anidro fresco por pelo menos 1 h de cada vez . após a lavagem, as células foram secas durante a noite sob vácuo à temperatura ambiente.

3. resultados e discussão

3.1. propriedades do eletrólito e desempenho de descarga

considerando a reatividade do metal lítio a compostos orgânicos próticos solventes e a natureza aberta dos sistemas de bateria li-o2 ou li-ar, o solventes para este estudo foram escolhidos a partir de líquido orgânico aprótico

compostos com pontos de ebulição relativamente altos (e.g.,>180 C) para reduzir a perda de solvente por evaporação através dos orifícios de difusão de oxigênio no caso de célula de moeda Comprado de equipamentos de bateria xiamen TMAX limitado . litfsi foi escolhido como soluto porque tem melhor estabilidade contra umidade e calor do que lipf6. tabela 1 lista os valores de temperatura ambiente de viscosidade, condutividade iônica,e oxigênio dissolvido dos eletrólitos 1.0 M litfsi com os sistemas solventes escolhidos. o oxigênio os dados de solubilidade medidos com o medidor multiparâmetro da série oakton 650 foram ligeiramente inferiores aos valores reais comentados por ein-eli e kraytsberg[23, mas eles estão listados na tabela 1 apenas para uma comparação relativa.fig. 1 mostra os perfis de descarga em função da capacidade de descarga de baterias de li-o2 usando eletrólitos diferentes em uma corrente de descarga de 0.05 ma cm2, e os dados de capacidade de descarga estão listados na tabela 1 para facilitar a comparação. o desempenho de descarga do iônico líquido pyr14tfsi em 0.02 ma cm2 também está incluído na fig. 1 para comparação. os picos ascendentes nas curvas de descarga de dmsoe pyr14tfsi (em 0.02 ma cm2).