Los investigadores desarrollan soft co

May 01, 2023

Investigadores dirigidos por un equipo de la Universidad de Temple han desarrollado un electrolito sólido blando, (Adpn)2LiPF6 (Adpn, adiponitrilo), que exhibe una alta estabilidad térmica y electroquímica y una buena conductividad iónica, superando varias limitaciones de los materiales cerámicos y orgánicos convencionales. Un artículo sobre su trabajo se publica en Nature Materials.

El adiponitrilo es un compuesto orgánico que es un importante precursor del polímero nailon 66.

La superficie del electrolito posee una nanocapa líquida de Adpn que une los granos para una fácil conducción iónica sin tratamientos de alta presión/temperatura. El material puede autorrepararse rápidamente si se fractura y proporciona rutas de conducción similares a las de un líquido a través de los límites de los granos.

Estructura cristalina del electrolito a de (Adpn)2LiPF6 cocristalino sólido blando, representación de la unidad estructural básica de (Adpn)2LiPF6 que muestra iones Li⁺ tetracoordinados con cuatro moléculas de Adpn, cada una compartida con un segundo átomo de Li de simetría equivalente; Los aniones PF6⁻ ocupan el bolsillo intersticial disponible en la estructura cristalina. gris, C; amarillo, Li; azul, norte; rojo, P; naranja, F.; el cuadro de color muestra las dimensiones de la celda unitaria; rojo, dirección a-cristalográfica; azul, dirección c-cristalográfica. b, Diagrama de empaquetamiento de (Adpn)2LiPF6 que muestra los canales de iones Li⁺ en la matriz de baja afinidad en la estructura cristalina. Prakash et al.

Se obtiene una conductividad iónica sustancialmente alta (~10−4 S cm–1) y un número de transferencia de iones de litio (0,54) debido a las débiles interacciones entre los iones Li+ 'duros' (densos en carga) y los iones 'suaves' (polarizables electrónicamente) – grupo C≡N de Adpn.

Las simulaciones moleculares predicen que los iones Li+ migran en los límites de los granos cocristalinos con una energía de activación Ea (preferiblemente) más baja y dentro de las regiones intersticiales entre los cocristales con valores Ea más altos, donde la conductividad global es una contribución menor pero existente.

Estos cocristales establecen un concepto especial de diseño de cristal para aumentar la estabilidad térmica de LiPF6 mediante la separación de iones en la matriz de solvente Adpn, y también exhiben un mecanismo único de conducción de iones a través de límites de grano de baja resistencia, que contrasta con la cerámica o los electrolitos en gel. .

Recursos

Prakash, P., Fall, B., Aguirre, J. et al. (2023) "Un electrolito sólido cocristalino suave para baterías de iones de litio". Nat. Mate. 22, 627–635 doi: 10.1038/s41563-023-01508-1

Publicado el 08 de mayo de 2023 en Baterías, Antecedentes del mercado, Estado sólido | Enlace permanente | Comentarios (0)