I ricercatori sviluppano soft co

May 01, 2023

I ricercatori guidati da un team della Temple University hanno sviluppato un elettrolita solido morbido – (Adpn)2LiPF6 (Adpn, adiponitrile) – che presenta un’elevata stabilità termica ed elettrochimica e una buona conduttività ionica, superando diverse limitazioni dei materiali organici e ceramici convenzionali. Un articolo sul loro lavoro è pubblicato su Nature Materials.

L'adiponitrile è un composto organico che è un importante precursore del polimero nylon 66.

La superficie dell'elettrolita possiede un nano-strato liquido di Adpn che collega i grani per una facile conduzione ionica senza trattamenti ad alta pressione/temperatura. Il materiale può autoripararsi rapidamente se fratturato e fornisce percorsi di conduzione simili a quelli liquidi attraverso i bordi dei grani.

Struttura cristallina dell'elettrolita a cocristallino (Adpn)2LiPF6 solido morbido, rappresentazione dell'unità strutturale di base di (Adpn)2LiPF6 che mostra ioni Li⁺ tetra-coordinati con quattro molecole di Adpn, ciascuna condivisa con un secondo atomo di Li equivalente a simmetria; Gli anioni PF6⁻ occupano la tasca interstiziale disponibile nella struttura cristallina. Grigio, C; giallo, Li; blu, N; rosso, P; arancione, F.; il riquadro colorato mostra le dimensioni della cella unitaria; rosso, direzione a-cristallografica; blu, direzione c-cristallografica. b, Diagramma di impaccamento di (Adpn)2LiPF6 che mostra i canali degli ioni Li⁺ nella matrice a bassa affinità nella struttura cristallina. Prakash et al.

Una conduttività ionica sostanzialmente elevata (~10−4 S cm–1) e un numero di trasferimento degli ioni di litio (0,54) si ottengono a causa delle deboli interazioni tra gli ioni Li+ "duri" (densi di carica) e quelli "molli" (polarizzabili elettronicamente) - Gruppo C≡N di Adpn.

Le simulazioni molecolari prevedono che gli ioni Li+ migrano ai bordi dei grani del co-cristallo con un'energia di attivazione Ea (preferibilmente) inferiore e all'interno delle regioni interstiziali tra i co-cristalli con valori Ea più elevati, dove la conduttività complessiva è un contributo minore ma esistente.

Questi co-cristalli stabiliscono un concetto speciale di progettazione cristallina per aumentare la stabilità termica del LiPF6 separando gli ioni nella matrice solvente Adpn e mostrano anche un meccanismo unico di conduzione ionica tramite bordi di grano a bassa resistenza, che contrasta con la ceramica o gli elettroliti gel .

Risorse

Prakash, P., Fall, B., Aguirre, J. et al. (2023) "Un elettrolita solido cocristallino morbido per batterie agli ioni di litio." Naz. Madre. 22, 627–635 doi: 10.1038/s41563-023-01508-1

Pubblicato l'8 maggio 2023 in Batterie, Contesto del mercato, Stato solido | Collegamento permanente | Commenti (0)