2. expérimental

2.1. préparation et test des cellules

carbonate d'éthylène (EC), carbonate de propylène (PC), dme,éther diméthylique de tri(éthylène glycol) (i.e., triglyme), di(éthylèneglycol) di- n-butyl éther (i.e. butyl diglyme, BDG), et lithiumbis(trifluorométhylsulfonyl)imide (litfsi) (tous de qualité batterie) ont été achetés auprès de novolyte technologies. dmso,triéthyl phosphate (tépa), 1-butyl-1-méthylpyrrolidium bis(tri-fluorométhylsulfonyl)imide (pyr14tfsi), et des tamis moléculaires 4A ont été commandés auprès de sigmaealdrich. du sébaconitrile a été acheté auprès d'acros organics. une feuille de lithium (99. 9 % , 0 . 75 mm d'épaisseur) a été obtenu à partir d'alfa aesar . tous les solvants non de qualité batterie ont été séchés avec un excès de tamis moléculaires 4A pré-séchés pendant plusieurs jours avant utilisation . des électrolytes de 1 M litfsi dans différents solvants ont été préparés insidean vide boite à gants（ xiamen TMAXCN inc.） rempli d'argon purifié et dans lequel la teneur en humidité et en oxygène était inférieure à 1 ppm.

les électrodes à air à base de carbone noir de ketjen (KB) ont été préparées comme décrit précédemment [20. dupont téflon une résine fluoropolymère ptfe-te3859 a été utilisée comme liant, et le rapport pondéral carbone:téflon après séchage était de 85:15. la charge de carbone KB dans l'électrode finale a été contrôlée à environ 15.1 mg cm2, et les disques d'électrodes kb-air avaient un diamètre de 1.59 cm et une surface de 1.98 cm2.

les piles li-o2 de type pile bouton de taille 2325 ont été assemblées à l'intérieur de la boîte à gants mbraun comme décrit dans des articles publiés précédemment [3,21. les kits de pile bouton 2325 ont été achetés auprès du conseil national de la recherche canada (CNRC), et les bacs des cellules ont été percés à la machine avec dix-neuf trous de 41.0 mm répartis uniformément pour permettre l'accès à l'oxygène. les cellules ont été construites en superposant, en séquence, les composants suivants : un disque d'électrode à air sur la cellule casserole, un morceau de matériau séparateur (diamètre de 2.06 cm, papier filtre en microfibre de verre whatman GF/D), 280 ml d'électrolyte, un disque de lithium (diamètre de 1.59 cm ), une entretoise en acier inoxydable (0.5 mm d'épaisseur, à partir de matériaux pred), et un couvercle de pile bouton avec un joint en polypropylène. l'ensemble a été serti à une pression de gaz de 200 psi à l'aide d'un sertisseuse à pile bouton acheté de équipements de batterie xiamen TMAX limités . l'excès d'électrolyte a été évacué des cellules à travers les fenêtres de diffusion d'O2 pendant le sertissage.

chaque pile bouton li-o2 a été placée dans un réservoir individuel de 226 cm3

récipient en téflon qui a été rempli d'oxygène purifié à une pression d'environ 1 atm. le batteries ont été déchargées à température ambiante sur un xiamen tmax testeur de batterieat une densité de courant constante de 0.05 ma cm2 à 2.0 V puis sous une tension constante jusqu'à ce que la densité de courant diminue à 0.01 ma cm2. après déchargement, les piles bouton li-o2 ont été démontées dans la boîte à gants, et les électrodes à air ont été soigneusement lavées plusieurs fois par immersion dans du DME anhydre frais pendant au moins 1 h à chaque fois . après lavage, les cellules ont été séchées pendant une nuit sous vide à température ambiante.

3. résultats et discussion

Propriétés de l'électrolyte 3.1. et performances de décharge

compte tenu de la réactivité du lithium métal vis-à-vis des composés organiques protiques solvants et le caractère ouvert des systèmes de batteries li-o2 ou li-air, les solvants pour cette étude ont été choisis parmi les liquides organiques aprotiques

composés avec des points d'ébullition relativement élevés (e . g . ,> 180 C) pour réduire la perte de solvant par évaporation à travers les trous de diffusion d'oxygène sur le boîtier de pile bouton acheté de équipements de batterie xiamen TMAX limités . litfsi a été choisi comme soluté car il a une meilleure stabilité contre l'humidité et la chaleur que lipf6. le tableau 1 répertorie les valeurs à température ambiante de la viscosité, la conductivité ionique,et l'oxygène dissous des électrolytes 1.0 M litfsi avec les systèmes de solvants choisis. l'oxygène les données de solubilité mesurées avec l'appareil de mesure multiparamètres Oakton série 650 étaient légèrement inférieures aux valeurs réelles commentées par ein-eli et kraytsberg[23, mais elles sont répertoriées dans le tableau 1 uniquement pour une comparaison relative.fig. 1 montre les profils de décharge en fonction de la capacité de décharge des batteries li-o2 utilisant différents électrolytes à un courant de décharge de 0.05 ma cm2, et les données de capacité de décharge sont répertoriées dans le tableau 1 pour une comparaison facile. la performance de décharge de theionic le pyr14tfsi liquide à 0.02 ma cm2 est également inclus dans la figure. 1 pour la comparaison. les pointes ascendantes sur les courbes de décharge de dmso et pyr14tfsi (à 0.02 ma cm2).