يعد استبدال إلكتروليتات الحالة الصلبة الخطوة الحاسمة التالية نحو تطوير بطاريات الليثيوم أيون مع استقرار حراري أفضل واستقرار كيميائي. في الآونة الأخيرة ، أبلغ الباحثان مايكل جيه زديلا وستيفاني إل ووندر من جامعة تمبل ، جنبا إلى جنب مع أرون فينكاتناثان من المعهد الهندي لتعليم العلوم والبحوث ، عن إلكتروليت صلب سهل الانصهار لبطاريات الليثيوم أيون.

النقاط الرئيسية للبحث:

توليف وتوصيف (Adpn) 2LiPF6 المنحل بالكهرباء:

قام المؤلفون بتصنيع وتوصيف إلكتروليت ناعم في الحالة الصلبة ، (Adpn) 2LiPF6 ، حيث يمثل Adpn الهيكسانيتريل.

الموصلية الأيونية المحسنة والاستقرار:

يظهر هذا المنحل بالكهرباء استقرارا حراريا وكهروكيميائيا عاليا ويمتلك موصلية أيونية جيدة ، ويتغلب على قيود المواد العضوية والسيراميك التقليدية.

تصميم كريستالي جديد لتحسين الاستقرار الحراري:

يتميز سطح المنحل بالكهرباء بطبقة نانوية تشبه السائل من Adpn تربط الحبوب للتوصيل الأيوني دون الحاجة إلى معالجات الضغط / درجة الحرارة العالية. علاوة على ذلك ، إذا انكسرت المادة ، فيمكنها الشفاء الذاتي بسرعة وتوفير مسار توصيل يشبه السائل عبر حدود الحبوب.

آلية التوصيل الأيوني الفريدة في إلكتروليتات الحالة الصلبة اللينة:

يوضح هذا المنحل بالكهرباء موصلية أيونية عالية نسبيا (~ 10 ^ -4 S cm ^ -1) ورقم نقل أيون الليثيوم (0.54). ويعزى ذلك إلى التفاعلات الضعيفة بين أيونات Li + “الصلبة” (كثيفة الشحنة) والمجموعات “اللينة” (القابلة للاستقطاب الإلكتروني) -C≡N من Adpn. من خلال المحاكاة الجزيئية ، اكتشف المؤلفون أن أيونات Li + تهاجر عبر حدود الحبوب سهلة الانصهار مع طاقة تنشيط أقل (Ea) وداخل المناطق الخلالية ذات قيم Ea أعلى بين سهل الانصهار. يقدم هذا العمل مفهوما فريدا للتصميم البلوري ، مما يعزز الاستقرار الحراري ل LiPF6 عن طريق عزل الأيونات داخل مصفوفة مذيب Adpn. إنه يعرض آلية توصيل أيونية مميزة مع حدود حبيبات منخفضة المقاومة ، على عكس إلكتروليتات السيراميك أو الهلام.