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Batteries and Fuel Cells

A battery is a galvanic cell that is used as a source of electrical power for specific applications. Modern batteries exist in a multitude of forms to accommodate various applications, from tiny button batteries such as those that power wristwatches to the very large batteries used to supply backup energy to municipal power grids. Some batteries are designed for single-use applications and cannot be recharged (primary cells), while others are based on conveniently reversible cell reactions that...
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Nitriles to Amines: LiAlH4 Reduction

Nitriles are reduced to amines in the presence of strong reducing agents like lithium aluminum hydride through a typical nucleophilic acyl substitution. The reaction requires two equivalents of the reducing agent. The reducing agent acts as a source of hydride ions.
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The nitration of benzene is an example of an electrophilic aromatic substitution reaction. It involves the formation of a very powerful electrophile, the nitronium ion, which is linear in shape. The reaction occurs through the interaction of two strong acids, sulfuric and nitric acid.
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Preparation and Reactions of Sulfides02:26

Preparation and Reactions of Sulfides

Sulfides are the sulfur analog of ethers, just as thiols are the sulfur analog of alcohol. Like ethers, sulfides also consist of two hydrocarbon groups bonded to the central sulfur atom. Depending upon the type of groups present, sulfides can be symmetrical or asymmetrical. Symmetrical sulfides can be prepared via an SN2 reaction between 2 equivalents of an alkyl halide and one equivalent of sodium sulfide.

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Juchen Guo1, Zichao Yang, Yingchao Yu

  • 1School of Chemical and Biomolecular Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14853, USA. jguo@engr.ucr.edu

Journal of the American Chemical Society
|December 14, 2012
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron un nuevo compuesto de sulfuro de litio y carbono para baterías de alta energía. Este material evita efectivamente el traslado de polisulfuro, lo que lleva a una alta capacidad y eficiencia en las baterías de iones de litio.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
  • La electroquímica es electroquímica.
  • Almacenamiento de energía Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

  • El sulfuro de litio (Li2S) es un material de cátodo prometedor para baterías de iones de litio de alta energía.
  • La prevención de la disolución y el transporte del polisulfuro de litio es crucial para la estabilidad del cátodo Li2S.
  • Los métodos existentes a menudo requieren ánodos metálicos de litio, lo que plantea preocupaciones de seguridad.

Objetivo del estudio:

  • Para desarrollar un nuevo material de cátodo compuesto de sulfuro de litio y carbono.
  • Crear un mecanismo inherente para secuestrar los polisulfuros de litio dentro de la estructura del cátodo.
  • Para evaluar el rendimiento electroquímico del nuevo compuesto en baterías de iones de litio.

Principales métodos:

  • La síntesis de compuestos de sulfuro de litio y carbono mediante la dispersión de Li2S dentro de un huésped de carbono derivado de un precursor de polímero (poliacrilonitrilo).
  • Utilizando las interacciones entre iones de litio y grupos de nitrilo en el precursor del polímero para controlar la distribución de Li2S.
  • La carbonización del precursor para formar la estructura compuesta Li2S-carbono.
  • Evaluar el compuesto como material de cátodo en una configuración de batería de litio de media célula.

Principales resultados:

  • Los compuestos Li2S-carbono sintetizados demostraron una dispersión uniforme de Li2S.
  • La arquitectura compuesta secuestró efectivamente los polisulfuros de litio, lo que mitigó el transporte.
  • Los materiales del cátodo exhibieron altas capacidades galvánicas de carga/descarga.
  • Se logró una excelente eficiencia coulombina durante el ciclo electroquímico.

Conclusiones:

  • La arquitectura compuesta propuesta es eficaz en la distribución homogénea de Li2S y el secuestro de polisulfuros.
  • Este enfoque ofrece una vía viable para desarrollar cátodos de sulfuro de litio estables y de alto rendimiento para baterías avanzadas de iones de litio.
  • El método evita la necesidad de anodos metálicos de litio, mejorando la seguridad de la batería y la densidad de energía.