使用PreSens的殘氧儀OXY-1監(jiān)測不同電解質(zhì)或溶劑 用于 Li-O 2電池的研究 

   在 Li-O 2電池中，有機(jī)電解質(zhì)中溶解氧的濃度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。作為還原反應(yīng)中的反應(yīng)物，其濃度直接影響反應(yīng)速率。到目前為止，已經(jīng)報(bào)道了幾項(xiàng)關(guān)于將不同電解質(zhì)或溶劑用于 Li-O 2電池的研究。但是，由于電池性能和穩(wěn)定性受多個(gè)參數(shù)控制，因此很難比較針對這些非常不同的情況收集的結(jié)果。為了消除這些情況下不同氧濃度的影響，必須可靠地測量溶解氧濃度。

圖 1：帶有集成 O 2傳感器點(diǎn)的反應(yīng)容器（左）

圖 1：帶有集成 O 2傳感器點(diǎn)的反應(yīng)容器（左）和帶有 OXY-1 SMA 的實(shí)驗(yàn)裝置，用于研究 DMSO 溶液中的氧溶解度。

測量DMSO 和基于 DMSO 的電解質(zhì)溶液中的O 2濃度

   使用 PreSens OXY-1 SMA 和光學(xué)氧傳感器點(diǎn) SP-PSt3 測量不同鋰鹽的無水二甲基亞砜 (DMSO) 和基于 DMSO 的溶液中的溶解氧 (DO) 濃度。傳感器點(diǎn)固定在一個(gè)簡單的玻璃容器的內(nèi)壁上（圖 1）。隨后將容器裝滿 DMSO，并在其中放置過夜。我們注意到，這一步對于獲得可靠和可重復(fù)的結(jié)果至關(guān)重要，這很可能與傳感器點(diǎn)的浸泡和腫脹有關(guān)。將溶液依次轉(zhuǎn)移到該容器中并用合成空氣（21:78 O 2 :N 2比，1 bar）測量前 30 分鐘。將連接到 OXY-1 SMA 的光纖指向傳感器點(diǎn)后，測量氧氣濃度，直到在軟件中可以看到穩(wěn)定的讀數(shù)（通常在幾分鐘內(nèi)）。

傳感器評估

   通過測量O2飽和蒸餾水中的O2濃度來評價(jià)傳感器的靈敏度和校準(zhǔn)，與文獻(xiàn)值吻合較好。在 DMSO 的情況下，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)旨在測試測量裝置對溶解氧濃度的敏感性。無水 DMSO 用合成空氣飽和并測量氧氣濃度。同樣，用純氧飽和同一溶劑，再次測定氧濃度。測量數(shù)據(jù)顯示出對溶解氧濃度的清晰線性依賴性，這與之前通過質(zhì)譜測量發(fā)現(xiàn)的結(jié)果一致 [1]。

圖 2：在 DMSO 中不同鋰鹽的1 mol/dm 3電解質(zhì)溶液中溶解氧的相對濃度

圖 2：在 DMSO 中不同鋰鹽的1 mol/dm 3電解質(zhì)溶液中溶解氧的相對濃度，與在純?nèi)軇┲袦y量的值相關(guān)；使用 OXY-1 SMA（左）和質(zhì)譜結(jié)果（右）進(jìn)行光學(xué) DO 測量。

不同電解質(zhì)溶液中的O 2濃度

   由于傳感器是在水溶液中校準(zhǔn)的，因此無法直接接受測量值，因此需要在 DMSO 中重新校準(zhǔn)傳感器。因此，此處顯示的結(jié)果以相對濃度表示，始終與純?nèi)軇┲袦y得的氧濃度相關(guān)（圖 2）。如這些測量結(jié)果所示，氧溶解度不受三氟甲磺酸鋰 (LiTF) 存在的顯著影響，它會隨著向溶液中添加雙三氟甲磺酰亞胺鋰 (Li-TFSI) 而增加，而當(dāng)添加LiCLO 4時(shí)它會降低電解質(zhì)。重要的是，后兩種是含有 Li-O 2的 DMSO 中常用的電解質(zhì)電池。當(dāng)使用這些鹽中的一種代替另一種時(shí)，氧氣濃度——直接影響這些電池的化學(xué)成分——顯著不同。比較在相同鹽濃度下收集的結(jié)果，但不考慮不同的氧氣濃度，因此在此類研究中可能會產(chǎn)生很大的誤導(dǎo)。

   通過應(yīng)用質(zhì)譜法進(jìn)行類似的測量。不深入細(xì)節(jié)，我們可以得出結(jié)論，這兩種顯著不同的方法得出了*相同的結(jié)論。