在锂氧电池中，溶解氧浓度在有机电解质中是一个非常重要的参数。作为还原反应中的反应物，其浓度直接影响反应速率。迄今为止，已有多项研究报告使用不同的电解质或溶剂用于锂氧电池。然而，由于电池性能和稳定性受到多个参数的影响，比较这些不同情况下的结果非常困难。为了剖析不同氧浓度对这些案例的影响，必须可靠地测量溶解氧浓度。
在无水二甲基亚砜（DMSO）和不同锂盐的DMSO基电解质溶液中测量氧气浓度
溶解氧（DO）浓度在无水二甲基亚砜（DMSO）和不同锂盐的DMSO基溶液中，通过使用 溶解氧检测仪OXY-1 SMA和光学氧气传感器点SP-PSt3进行测量。传感器点固定在一个简单玻璃容器的内壁上（如图1所示）。然后，将容器填充DMSO，并在其中放置过夜。需要注意的是，这一步骤对于获得可靠且可重复的结果至关重要，可能与传感器点的浸泡和膨胀有关。接着，溶液依次被转移到该容器中，并用合成空气（21:78 O2:N2比率，1巴）猛烈气泡搅拌30分钟，然后开始测量。将连接到OXY-1 SMA的光纤指向传感器点后，开始测量氧气浓度，直到软件中显示稳定的读数（通常在几分钟内）。
传感器评估
传感器的灵敏度和校准通过测量氧气饱和的蒸馏水中的氧气浓度来评估，结果与文献值吻合良好。在DMSO的实验中，实验旨在测试测量设备对溶解氧浓度的敏感性。无水DMSO被合成空气饱和后，测量了氧气浓度。类似地，使用纯氧饱和相同的溶剂，再次测量了氧气浓度。测量数据表明，溶解氧浓度与氧气浓度之间呈现出明显的线性关系，与之前使用质谱测量得到的结果一致[1]。
图1：带有集成氧气传感器点的反应容器（左）和用于研究DMSO基溶液中氧气溶解度的OXY-1 SMA实验装置。
不同电解质溶液中的氧气浓度
由于传感器是在水溶液中进行校准的，因此直接接受测量值是不准确的，需要在DMSO中重新校准传感器。因此，本文中展示的结果作为相对浓度，始终与纯溶剂中的氧气浓度相关（如图2所示）。通过这些测量可以看出，氧气溶解度在Li-triflate（LiTF）存在时变化不大，而在溶液中加入锂双三氟甲磺基亚胺（Li-TFSI）时，氧气溶解度增加，而在加入LiClO4作为电解质时，氧气溶解度则降低。值得注意的是，后两者是DMSO中锂氧电池中的电解质。氧气浓度——直接影响这些电池化学反应——在使用这两种盐时显著不同。因此，在相同盐浓度下比较结果而不考虑不同氧气浓度的影响，可能会在此类研究中产生误导。
图2：不同锂盐在1 mol/dm³ DMSO电解质溶液中溶解氧的相对浓度，与纯溶剂中测得的值相关；使用OXY-1 SMA进行的光学溶解氧测量（左）和质谱结果（右）
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