Ionische Flüssigkeiten (ILs) verfügen über einige vorteilhafte Eigenschaften für die Anwendung als Lösungsmittel in elektrochemischen Zellen, wie intrinsische ionische Leitfähigkeiten, große elektrochemische Stabilitätsfenster und kaum messbaren Dampfdrücke. Diese Eigenschaften machen ILs auch für die Anwendung in Metall/Sauerstoff-Batterien (Me/O2) anstelle von konventionellen molekularen organischen Lösungsmittel attraktiv. 1-Butyl-1-Methyl-Pyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid ([Pyr14][TFSI]) hat sich dabei in den letzten Jahren in IL-basierten Me/O2-Systemen als Standard etabliert. Begrenzt wird die Zellperformance allerdings durch eine moderate ionische Leitfähigkeit von [Pyr14][TFSI], was in relativ geringen Lade-/Entladeraten resultiert. In dieser Arbeit wurde hierauf aufbauend 1-Methyl-1-Propyl-Pyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid ([Pyr13][TFSI]) als Alternative zum etablierten [Pyr14][TFSI] untersucht. Die kürzere Alkylseitenkette am Kation ermöglicht theoretisch eine höhere ionische Leitfähigkeit und folglich eine verbesserte Batterieperformance von Me/O2-Zellen.Um die elektrochemischen Reaktionen in solchen IL-basierten Me/O2-Zellen präzise untersuchen zu können, ist eine stabile Referenzelektrode notwendig. Daher wurde in dieser Arbeit das in der Literatur für ILs bisher kaum beachtete Konzept einer Aktivkohle-basierten quasi-Referenzelektrode (AC-qRE) tiefergehend untersucht. Die AC-qRE zeigte hervorragende Potentialstabilitäten in ILs im Vergleich zu konventionellen Metalldraht-qREs und wurde infolgedessen für alle elektrochemischen Messungen in dieser Arbeit verwendet.Zur detaillierten Untersuchung der Eignung von [Pyr13][TFSI] als Alternative zu [Pyr14][TFSI] wurden für Me/O2-Zellen relevante physikalisch-chemische Eigenschaften von [Pyr13][TFSI] bestimmt und diese IL im Ag/O2-Modellsystem elektrochemisch untersucht. Es wurde gezeigt, dass [Pyr13][TFSI] im Vergleich zu [Pyr14][TFSI] über vergleichbare oder überlegene physikalisch-chemische Eigenschaften verfügt und reversible elektrochemische Redoxreaktionen von Ag und O2 in dieser IL möglich sind. [Pyr13][TFSI] eignet sich somit prinzipiell für den Einsatz in Me/O2-Batterien.Im darauffolgenden Schritt wurde der Einfluss der Wasserkonzentration und des Zellmaterials als kritische Faktoren für die Zellperformance von IL-basierten Me/O2-Batterien systematisch untersucht. Dazu wurde eine mathematische Korrekturfunktion für die gemessene Stromdichte entwickelt. Diese berücksichtigt die Veränderung der Leitfähigkeit einer IL bei der Zugabe von Wasser und ermöglichte somit erstmalig nicht nur einen qualitativen, sondern einen quantitativen Vergleich zwischen elektrochemischen Messungen in ILs mit verschiedenen Wasserkonzentrationen. Dadurch konnte gezeigt werden, dass gelöstes Wasser im Ag/O2-System den Keimwachstumsmechanismus von metallischem Ag bei der elektrochemischen Abscheidung verändert, nicht aber die Reversibilität der elektrochemischen Redoxreaktion von Ag beeinflusst. Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, dass gelöstes Wasser eine reversible O2-Redoxchemie in [Pyr13][TFSI] verhindert. Folglich ist die Wasserkonzentration kritisch für die korrekte Zellchemie in IL-basierten Me/O2-Batterien, was am Beispiel des hier untersuchten [Pyr13][TFSI] gezeigt wurde.
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