Les chercheurs développent soft co

May 01, 2023

Des chercheurs dirigés par une équipe de l'Université Temple ont développé un électrolyte solide mou - (Adpn) 2LiPF6 (Adpn, adiponitrile) - qui présente une stabilité thermique et électrochimique élevée et une bonne conductivité ionique, surmontant plusieurs limitations des matériaux organiques et céramiques conventionnels. Un article sur leur travail est publié dans Nature Materials.

L'adiponitrile est un composé organique qui est un précurseur important du polymère nylon 66.

La surface de l'électrolyte possède une nano-couche liquide d'Adpn qui relie les grains pour une conduction ionique facile sans traitements à haute pression/température. Le matériau peut rapidement s'auto-réparer s'il est fracturé et fournit des chemins de conduction de type liquide via les joints de grains.

Structure cristalline de l'électrolyte co-cristallin solide mou (Adpn) 2LiPF6 a, Représentation de l'unité structurelle de base de (Adpn) 2LiPF6 montrant des ions Li⁺ tétra-coordonnés avec quatre molécules d'Adpn, chacune partagée avec un deuxième atome de Li équivalent en symétrie ; Les anions PF6⁻ occupent la poche interstitielle disponible dans la structure cristalline. gris, C ; jaune, Li; bleu, N ; rouge, P; orange, F. ; la boîte colorée montre les dimensions de la cellule unitaire ; rouge, sens a-cristallographique ; bleu, sens c-cristallographique. b, Diagramme de compactage de (Adpn)2LiPF6 montrant les canaux d'ions Li⁺ dans la matrice de faible affinité dans la structure cristalline. Prakash et al.

Une conductivité ionique substantiellement élevée (~10−4 S cm–1) et un nombre de transfert lithium-ion (0,54) sont obtenus en raison de faibles interactions entre les ions Li+ « durs » (à densité de charge) et les ions « mous » (polarisables électroniquement) – C≡N groupe d'Adpn.

Les simulations moléculaires prédisent que les ions Li + migrent aux joints de grains co-cristaux avec une énergie d'activation Ea (de préférence) inférieure et dans les régions interstitielles entre les co-cristaux avec des valeurs Ea plus élevées, où la conductivité apparente est une contribution plus petite mais existante.

Ces co-cristaux établissent un concept spécial de conception cristalline pour augmenter la stabilité thermique du LiPF6 en séparant les ions dans la matrice de solvant Adpn, et présentent également un mécanisme unique de conduction ionique via des joints de grains à faible résistance, qui contraste avec la céramique ou les électrolytes en gel. .

Ressources

Prakash, P., Fall, B., Aguirre, J. et al. (2023) "Un électrolyte solide co-cristallin doux pour les batteries lithium-ion." Nat. Mater. 22, 627–635 doi : 10.1038/s41563-023-01508-1

Publié le 08 mai 2023 dans Batteries, Contexte du marché, Solid-state | Lien permanent | Commentaires (0)