2. Deneysel

2.1. Elektrolit ve elektrot hazırlama

Pil dereceli etilen karbonat (EC), propilen karbonat (PC), dimetil karbonat (DMC), etil metil karbonat (EMC), dietil karbonat (DEC) ve lityum heksaflorofosfat (LiPF6) Novolyte Technologies'den satın alındı. Lityum folyo (0,75 mm kalınlıkta) Alfa Aesar'dan satın alındı. Tüm kimyasallar ve malzemeler alındığı gibi kullanılmıştır. Tek karbonat çözücüler ve karbonat karışımları (EC-EMC, EC-DEC, ECDMC, tümü 3:7 hacim oranında) içinde 1.0 M LiPF6'nın elektrolitleri, saflaştırılmış argon ile doldurulmuş bir vakumlu eldiven kutusunda hazırlandı.LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 sentetikti

LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4, Li2CO3, NiO, Cr2O3 ve MnCO3'ün (tümü SigmaeAldrich'ten) stokiyometrik miktarlarda 4 saat boyunca bilyeli öğütülmesi ve ardından 900 C'de 24 saat boyunca bir ısıl işlemin ardından havada ve bir başka tavlama ile sentezlendi. 8 saat boyunca 700C. Bu materyalin hazırlanması ve karakterizasyonu ile ilgili ayrıntılar başka bir yerde bildirilmiştir [23]. Bir N-metil pirolidon (NMP, Aldrich'ten) içindeki bir LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4, Süper P-iletken karbon siyahı (Timcal'den SP) ve poliviniliden florür (PVDF, Kynar HSV900, Arkema Inc.) bulamacı, hazırlanmış ve bir alüminyum folyo üzerine dökülmüştür (All Foils, Inc.'den). LiCr0.05-Ni0.45Mn1.5O4:SP:PVDF'nin ağırlık oranı 8:1:1 ve aktif malzeme yüklemesi w4 mg cm2 idi. NMP'yi buharlaştırdıktan sonra, katot tabakası 3000 psi'de 1 dakika preslendi, 1.27 cm çapında diskler halinde kalıpla kesildi, 110°C'de gece boyunca vakum altında kurutuldu ve torpido gözünde saklandı. Karşılaştırma için, aynı prosedürler kullanılarak bir SP-PVDF (ağırlıkça 1:1) elektrot levhası da hazırlandı.

2.3. elektrokimyasal testler

Farklı substratlar üzerindeki sıvı elektrolitlerin elektrokimyasal oksidasyon stabiliteleri, üç elektrottan oluşan bir beher hücresinde (torpido gözünün içinde) lineer süpürme volt ammetrisi (LSV) ile tarandı. Li metali hem referans hem de karşı elektrot olarak kullanılmıştır. Farklı çalışma elektrotları üzerindeki elektrolit numuneleri, bir CHI 660C elektrokimyasal iş istasyonu (CH Instruments) kullanılarak 0,1 mV s-1'lik bir tarama hızında açık daire voltajından Li/Liþ'e karşı 6,5 V'a tarandı. Geleneksel karbonat karışımlarının üç elektrolitindeki LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 elektrotunun döngüsel voltametrisi (CV), karşı elektrot olarak Li metali kullanılarak bir CHI 1000A elektrokimyasal istasyonunda (CH Instruments) test edildi. Numuneler, 10 mV s-1 tarama hızında 3 V ve 4,9 ila 5,3 V arasındaki farklı kesme voltajları arasında tarandı.

CR2032 tipi madeni para hücre kitleri, Xiamen TMAX Battery Equipments Limited'den satın alındı. Negatif kapaklar, ara parçalar ve madeni para kasası 316 paslanmaz çelikten (SS-316) yapılmıştır ve pozitif kaplar Alclad SS-316'dır. Ayırıcı olarak, yüksek voltajlarda kararlı olduğu rapor edildiğinden ve tek siklik karbonat çözücüler içeren elektrolitler ve EC-DMC karışımı ile ıslanma sorunu olmadığı için, ayırıcı olarak 1.91 cm çapında Whatman cam elyaf B (GF/B) kağıdı kullanılmıştır. 15]. Fazla elektrolit içeren Li/LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 yarı-hücreleri , torpido gözünün içindeki bir elektrikli düğme kıvırıcısına monte edildi . Hücreler, Arbin BT-2000 Battery Tester'da farklı akım oranlarında 3,0 V ve farklı kesme voltajları 4,9 ila 5,3 V arasında çevrildi .