2. Eksperymentalny

2.1. Przygotowanie elektrolitu i elektrody

Węglan etylenu (EC), węglan propylenu (PC), węglan dimetylu (DMC), węglan etylometylu (EMC), węglan dietylu (DEC) i heksafluorofosforan litu (LiPF6) zakupiono od Novolyte Technologies. Folię litową (o grubości 0,75 mm) zakupiono w firmie Alfa Aesar. Wszystkie chemikalia i materiały zostały użyte zgodnie z otrzymanymi. Elektrolity 1,0 M LiPF6 w rozpuszczalnikach jednowęglanowych i mieszaninach węglanowych (EC-EMC, EC-DEC, ECDMC, wszystkie w stosunku objętościowym 3:7) przygotowano w próżniowej komorze rękawicowej wypełnionej oczyszczonym argonem.LiCr0,05Ni0,45Mn1,5O4 był syntezator

LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 zsyntetyzowano przez mielenie kulowe mieszaniny Li2CO3, NiO, Cr2O3 i MnCO3 (wszystkie z SigmaeAldrich) w ilościach stechiometrycznych przez 4 h, a następnie obróbkę cieplną w 900°C przez 24 h w powietrzu i dalsze wyżarzanie w 700C przez 8 godz. Szczegóły dotyczące przygotowania i charakterystyki tego materiału zostały opisane w innym miejscu [23]. Zawiesinę LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4, Super Pconductive sadzę (SP, z Timcal) i polifluorek winylidenu (PVDF, Kynar HSV900, z Arkema Inc.) w rozpuszczalniku N-metylopirolidonu (NMP, z Aldrich) przygotowany i wylany na folię aluminiową (od All Foils, Inc.). Stosunek wagowy LiCr0,05-Ni0,45Mn1,5O4:SP:PVDF wynosił 8:1:1, a obciążenie materiałem aktywnym wynosiło 4 mg cm2. Po odparowaniu NMP blachę katodową prasowano pod ciśnieniem 3000 psi przez 1 min, pocięto wykrojnikiem na krążki o średnicy 1,27 cm, suszono w 110°C pod próżnią przez noc i przechowywano w schowku na rękawiczki. Dla porównania, arkusz elektrody SP-PVDF (1:1 wagowo) również przygotowano stosując te same procedury.

2.3. Testy elektrochemiczne

Stabilność elektrochemicznego utleniania ciekłych elektrolitów na różnych podłożach zbadano za pomocą liniowej amperometrii woltowo-woltowej (LSV) w komorze zlewki (wewnątrz komory rękawicowej) złożonej z trzech elektrod. Jako elektrodę odniesienia i przeciwelektrodę zastosowano metal Li. Próbki elektrolitu na różnych elektrodach roboczych skanowano od napięcia otwartego koła do 6,5 V względem Li/Liþ przy szybkości skanowania 0,1 mV s-1 przy użyciu elektrochemicznej stacji roboczej CHI 660C (CH Instruments). Na stacji elektrochemicznej CHI 1000A (CH Instruments) badano woltamperometrię cykliczną (CV) elektrody LiCr0,05Ni0,45Mn1,5O4 w trzech elektrolitach konwencjonalnych mieszanin węglanowych z użyciem metalu Li jako przeciwelektrody. Próbki skanowano między 3 V a różnymi napięciami odcięcia od 4,9 do 5,3 V przy szybkości skanowania 10 mV s-1.

Zestawy ogniw pastylkowych typu CR2032 zakupiono od Xiamen TMAX Battery Equipments Limited. Pokrywy negatywu, przekładki i pojemnik na monety zostały wykonane ze stali nierdzewnej 316 (SS-316), a pojemniki dodatnie z Alclad SS-316. Jako separatora zastosowano papier Whatman z włókna szklanego B (GF/B) o średnicy 1,91 cm, ponieważ według doniesień jest stabilny przy wysokich napięciach i nie ma problemów z zwilżaniem elektrolitami zawierającymi pojedyncze cykliczne rozpuszczalniki węglanowe i mieszaninę EC-DMC [ 15]. Półogniwa Li/LiCr0,05Ni0,45Mn1,5O4 z nadmiarem elektrolitu zmontowano na elektrycznej zaciskarce do ogniw pastylkowych wewnątrz schowka. Ogniwa pracowały cyklicznie między 3,0 V a różnymi napięciami odcięcia od 4,9 do 5,3 V przy różnych wartościach prądu w testerze akumulatorów Arbin BT-2000 .