研究者がソフト開発

May 01, 2023

テンプル大学のチームが率いる研究者らは、高い熱的および電気化学的安定性と良好なイオン伝導性を示し、従来の有機材料やセラミック材料のいくつかの制限を克服する軟質固体電解質 (Adpn)2LiPF6 (Adpn、アジポニトリル) を開発しました。 彼らの研究に関する論文は、Nature Materials に掲載されています。

アジポニトリルは、ポリマーナイロン 66 の重要な前駆体である有機化合物です。

電解質の表面には、高圧/高温処理なしで容易なイオン伝導を実現するために粒子を結合する Adpn の液体ナノ層があります。 この材料は、破損しても迅速に自己修復することができ、粒界を介して液体のような伝導経路を提供します。

軟固体共結晶質 (Adpn)2LiPF6 電解質の結晶構造 a、(Adpn)2LiPF6 の基本構造単位の表示。4 つの Adpn 分子を含む四配位 Li+ イオンが示されており、それぞれが 2 番目の対称等価 Li 原子を共有しています。 PF6⁻ アニオンは、結晶構造内の利用可能な格子間ポケットを占めます。 グレー、C; 黄色、リー。 青、N。 赤、P; オレンジ、F. 色付きのボックスは単位セルの寸法を示します。 赤、a 結晶方向。 青色、c 結晶方向。 b、結晶構造内の低親和性マトリックス内の Li+ イオンのチャネルを示す (Adpn)2LiPF6 の充填図。 プラカシュら。

「硬い」（電荷密度の高い）Li+ イオンと「柔らかい」（電子分極性）イオン間の弱い相互作用により、実質的に高いイオン伝導率 (約 10−4 S cm-1) とリチウムイオン移動数 (0.54) が得られます。 AdpnのC≡Nグループ。

分子シミュレーションによると、Li+ イオンは、(優先的に) 低い活性化エネルギー Ea を持つ共結晶粒界と、より高い Ea 値を持つ共結晶間の格子間領域内を移動し、バルク導電率は小さいが存在する寄与であると予測されます。

これらの共結晶は、Adpn 溶媒マトリックス中のイオンを分離することによって LiPF6 の熱安定性を高める特別な結晶設計概念を確立し、セラミックやゲル電解質とは対照的に、低抵抗の粒界を介した独自のイオン伝導機構も示します。 。

リソース

Prakash、P.、Fall、B.、Aguirre、J. 他。 (2023) 「リチウムイオン電池用の柔らかい共結晶固体電解質」 ナット。 メーター。 22、627–635 文書: 10.1038/s41563-023-01508-1

投稿日: 2023 年 5 月 8 日 in バッテリー, 市場の背景, ソリッドステート | パーマリンク | コメント (0)