Pesquisadores desenvolvem soft co

May 01, 2023

Pesquisadores liderados por uma equipe da Temple University desenvolveram um eletrólito sólido macio - (Adpn)2LiPF6 (Adpn, adiponitrila) - que exibe alta estabilidade térmica e eletroquímica e boa condutividade iônica, superando várias limitações de materiais orgânicos e cerâmicos convencionais. Um artigo sobre seu trabalho foi publicado na Nature Materials.

O adiponitrilo é um composto orgânico que é um importante precursor do polímero nylon 66.

A superfície do eletrólito possui uma nanocamada líquida de Adpn que liga os grãos para uma fácil condução iônica sem tratamentos de alta pressão/temperatura. O material pode se regenerar rapidamente se fraturado e fornece caminhos de condução semelhantes a líquidos através dos contornos de grão.

Estrutura cristalina do eletrólito cocristalino (Adpn)2LiPF6 sólido macio, Representação da unidade estrutural básica de (Adpn)2LiPF6 mostrando íons Li⁺ tetracoordenados com quatro moléculas Adpn, cada uma compartilhada com um segundo átomo de Li equivalente à simetria; Os ânions PF6⁻ ocupam o bolso intersticial disponível na estrutura cristalina. Cinzento, C; amarelo, Li; azul, N; vermelho, P; laranja, F.; caixa colorida mostra as dimensões da célula unitária; vermelho, direção acristalográfica; azul, direção c-cristalográfica. b, Diagrama de empacotamento de (Adpn)2LiPF6 mostrando os canais de íons Li⁺ na matriz de baixa afinidade na estrutura cristalina. Prakash et ai.

Uma condutividade iônica substancialmente alta (~10−4 S cm–1) e um número de transferência de íons de lítio (0,54) são obtidos devido a interações fracas entre íons Li+ 'duros' (densos em carga) e os íons 'macios' (polarizáveis ​​eletronicamente) – Grupo C≡N de Adpn.

As simulações moleculares prevêem que os íons Li+ migram nos contornos de grão do cocristal com uma energia de ativação (preferencialmente) mais baixa Ea e dentro das regiões intersticiais entre os cocristais com valores Ea mais altos, onde a condutividade bruta é uma contribuição menor, mas existente.

Esses cocristais estabelecem um conceito especial de design de cristal para aumentar a estabilidade térmica do LiPF6, separando os íons na matriz do solvente Adpn, e também exibem um mecanismo único de condução iônica através de limites de grão de baixa resistência, que contrasta com a cerâmica ou eletrólitos em gel .

Recursos

Prakash, P., Fall, B., Aguirre, J. et al. (2023) "Um eletrólito sólido cocristalino macio para baterias de íons de lítio." Nat. Mate. 22, 627–635 doi: 10.1038/s41563-023-01508-1

Postado em 08 de maio de 2023 em Baterias, Histórico de mercado, Estado sólido | Link permanente | Comentários (0)