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使用PreSens的殘氧儀監測不同電解質(zhì)或溶劑
使用PreSens的殘氧儀OXY-1監測不同電解質(zhì)或溶劑 用于 Li-O 2電池的研究
在 Li-O 2電池中，有機電解質(zhì)中溶解氧的濃度是一個(gè)非常重要的參數。作為還原反應中的反應物，其濃度直接影響反應速率。到目前為止，已經(jīng)報道了幾項關(guān)于將不同電解質(zhì)或溶劑用于 Li-O 2電池的研究。但是，由于電池性能和穩定性受多個(gè)參數控制，因此很難比較針對這些非常不同的情況收集的結果。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)的反應容器（左）
圖 1：帶有集成 O 2傳感器點(diǎn)的反應容器（左）和帶有 OXY-1 SMA 的實(shí)驗裝置，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(wú)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(jiǎn)單的玻璃容器的內壁上（圖 1）。隨后將容器裝滿(mǎn) DMSO，并在其中放置過(guò)夜。我們注意到，這一步對于獲得可靠和可重復的結果至關(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定的讀數（通常在幾分鐘內）。
傳感器評估
通過(guò)測量O2飽和蒸餾水中的O2濃度來(lái)評價(jià)傳感器的靈敏度和校準，與文獻值吻合較好。在 DMSO 的情況下，第一個(gè)實(shí)驗旨在測試測量裝置對溶解氧濃度的敏感性。無(wú)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。測量數據顯示出對溶解氧濃度的清晰線(xiàn)性依賴(lài)性，這與之前通過(guò)質(zhì)譜測量發(fā)現的結果一致 [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，與在純溶劑中測量的值相關(guān)；使用 OXY-1 SMA（左）和質(zhì)譜結果（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的，因此無(wú)法直接接受測量值，因此需要在 DMSO 中重新校準傳感器。因此，此處顯示的結果以相對濃度表示，始終與純溶劑中測得的氧濃度相關(guān)（圖 2）。如這些測量結果所示，氧溶解度不受三氟甲磺酸鋰 (LiTF) 存在的顯著(zhù)影響，它會(huì )隨著(zhù)向溶液中添加雙三氟甲磺酰亞胺鋰 (Li-TFSI) 而增加，而當添加LiCLO 4時(shí)它會(huì )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(zhù)不同。比較在相同鹽濃度下收集的結果，但不考慮不同的氧氣濃度，因此在此類(lèi)研究中可能會(huì )產(chǎn)生很大的誤導。
通過(guò)應用質(zhì)譜法進(jìn)行類(lèi)似的測量。不深入細節，我們可以得出結論，這兩種顯著(zhù)不同的方法得出了*相同的結論。
