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Semiconductors01:22

Semiconductors

1.1K
There is variation in the electrical conductivity of materials - metals, semiconductors, and insulators that are showcased with the help of the energy band diagrams.
Metals such as copper (Cu), zinc (Zn), or lead (Pb) have low resistivity and feature conduction bands that are either not fully occupied or overlap with the valence band, making a bandgap non-existent. This allows electrons in the highest energy levels of the valence band to easily transition to the conduction band upon gaining...
1.1K
Ionic Bonding and Electron Transfer02:48

Ionic Bonding and Electron Transfer

46.5K
Ions are atoms or molecules bearing an electrical charge. A cation (a positive ion) forms when a neutral atom loses one or more electrons from its valence shell, and an anion (a negative ion) forms when a neutral atom gains one or more electrons in its valence shell. Compounds composed of ions are called ionic compounds (or salts), and their constituent ions are held together by ionic bonds: electrostatic forces of attraction between oppositely charged cations and anions. 
46.5K
Metal-Semiconductor Junctions01:24

Metal-Semiconductor Junctions

629
The contact of metal and semiconductor can lead to the formation of a junction with either Schottky or Ohmic behavior.
Schottky Barriers
Schottky barriers arise when a metal with a work function (Φm) contacts a semiconductor with a different work function (Φs). Initially, electrons transfer until the Fermi levels of the metal and semiconductor align at equilibrium. For instance, if Φm > Φs, the semiconductor Fermi level is higher than the metal's before contact. The...
629
Molecular and Ionic Solids02:54

Molecular and Ionic Solids

19.0K
Crystalline solids are divided into four types: molecular, ionic, metallic, and covalent network based on the type of constituent units and their interparticle interactions.
Molecular Solids
Molecular crystalline solids, such as ice, sucrose (table sugar), and iodine, are solids that are composed of neutral molecules as their constituent units. These molecules are held together by weak intermolecular forces such as London dispersion forces, dipole-dipole interactions, or hydrogen bonds, which...
19.0K
Capacitor With A Dielectric01:18

Capacitor With A Dielectric

4.5K
Parallel plate capacitors consist of two conducting plates separated by a certain distance. However, it is mechanically difficult to hold the large plates parallel to each other without actual contact. Hence, a dielectric layer is commonly placed between the plates, which provides an easy solution for holding the plates together with a small gap and increases the capacitance of the capacitor.
Dielectrics are non-conducting materials with no free or loosely bound electrons. When a dielectric is...
4.5K
Ionic Bonds00:42

Ionic Bonds

124.5K
Overview
When atoms gain or lose electrons to achieve a more stable electron configuration they form ions. Ionic bonds are electrostatic attractions between ions with opposite charges. Ionic compounds are rigid and brittle when solid and may dissociate into their constituent ions in water. Covalent compounds, by contrast, remain intact unless a chemical reaction breaks them.
Opposing Charges Hold Ions Together in Ionic Compounds
Ionic bonds are reversible electrostatic interactions between ions...
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Puente entre las partículas de conducción en un óxido de cerámica suave electrolito

Wan-Ping Chen1,2, Hui Duan1, Ji-Lei Shi1

  • 1CAS Key Laboratory of Molecular Nanostructure and Nanotechnology, CAS Research/Education Center for Excellence in Molecular Sciences, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences (BNLMS), Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences (CAS), Beijing 100190, P. R. China.

Journal of the American Chemical Society
|April 12, 2021
PubMed
Resumen

Un nuevo nano revestimiento de polímero en partículas de cerámica mejora la conductividad de iones de litio (Li +) en electrolitos sinterizados. Este avance permite baterías de película delgada de estado sólido con un mejor rendimiento y estabilidad.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • La electroquímica
  • Química del estado sólido

Sus antecedentes:

  • Las baterías de metal de litio de estado sólido ofrecen una alta densidad de energía, pero enfrentan desafíos con electrolitos cerámicos frágiles.
  • Las cerámicas sinterizadas tienen una baja resistencia a la fractura, lo que dificulta la fabricación de electrolitos de película delgada y el funcionamiento de la batería.
  • Los polvos de cerámica carecen de suficiente conductividad iónica debido al mal transporte de iones entre las partículas.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar un método para mejorar la conductividad de Li+ en electrolitos de óxido cerámico sinterizados.
  • Para superar las limitaciones de la fragilidad y la mala conductividad de los materiales cerámicos para baterías de estado sólido.
  • Para permitir la fabricación de electrolitos de película delgada para baterías Li-metal avanzadas.

Principales métodos:

  • Recubrimiento de partículas de óxido cerámico (por ejemplo, Li7La3Zr2O12) con un polímero conjugado uniforme.
  • Utilizando la resonancia magnética nuclear de estado sólido para confirmar la formación de nano revestimiento de polímero y las vías de Li+.
  • Preparación de electrolitos de película delgada (<10 μm) utilizando partículas cerámicas recubiertas de polímero mediante fundición en cinta.

Principales resultados:

  • El nano recubrimiento de polímero crea eficientes vías de conducción de Li+ entre las partículas de cerámica en materiales sinterizados.
  • Los electrolitos de película delgada fundidos con cinta presentan una conductividad iónica suficiente y un número de transferencia de Li+ elevado.
  • Los electrolitos desarrollados demuestran una amplia ventana electroquímica, lo que permite un ciclo estable en las celdas de Li/Li y las baterías de Li-metal en estado sólido.

Conclusiones:

  • El nano recubrimiento polimérico de partículas cerámicas es una estrategia viable para mejorar la conductividad iónica en electrolitos sólidos sinterizados.
  • Este enfoque aborda los problemas de fragilidad y conductividad de los electrolitos cerámicos tradicionales.
  • Los electrolitos de película delgada desarrollados son prometedores para las baterías de litio recargables de estado sólido de la próxima generación.