Oberflächencharakterisierung der Kohlenstoffkathode und der Lithiumanode von Li–O₂-Batterien unter Verwendung von LiClO₄- oder LiBOB-Salzen

Die Oberflächenzusammensetzungen eines MnO₂-Katalysators, der eine Kohlenstoffkathode und eine Li-Anode in einer Li-O₂-Batterie enthält, wurden unter Verwendung von synchrontrongestützter Photoelektronenspektroskopie (PES) untersucht. Als Elektrolyte wurden LiClO₄- oder LiBOB-Salze in PC- oder EC:DEC (1:1)-Lösungsmitteln für diese Studie verwendet. Zersetzungsprodukte von LiClO₄ oder LiBOB wurden auf der Kathodenoberfläche beobachtet, als PC verwendet wurde. Bei der Verwendung von EC/DEC wurde jedoch keine Zersetzung von LiClO₄ festgestellt. Wir haben gezeigt, dass sowohl PC als auch EC/DEC-Lösungsmittel während des Zellzyklus zersetzt werden, um Carbonat- und Etherhaltige Verbindungen auf der Oberfläche der Kohlenstoffkathode zu bilden. EC/DEC zersetzte sich jedoch in geringerem Maße im Vergleich zu PC. PES zeigte, dass eine Schicht mit einer Dicke von mindestens 1-2 nm am Ende des geladenen Zustands auf dem MnO₂-Katalysator verblieb. Es wurde gezeigt, dass die Abtrennung des Kynar-Bindemittels die Oberflächenzusammensetzung sowohl der Kohlenstoffkathode als auch der Li-Anode von Li-O₂-Zellen beeinflusst. Die PES-Ergebnisse deuteten darauf hin, dass der SEI im geladenen Zustand auf der Li-Anode aus PEO, Carboxylaten, Carbonaten und LiClO₄-Salz besteht.