Transporte de iones de litio de alta eficiencia en una cadena de coordinación porosa basada en enlaces de hidrógeno

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El transporte rápido y selectivo de iones de litio (Li +) es fundamental para los electrolitos en estado sólido (SSEs) en las baterías de metal de litio.
• El logro simultáneo de una alta conductividad de Li+, estabilidad electroquímica y buena compatibilidad interfacial en SSE porosos sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco de enlace de hidrógeno basado en la cadena de coordinación porosa (NKU-1000) para el transporte eficiente de Li+.
• Investigar el rendimiento integral de NKU-1000 como electrolito en estado sólido.

Principales métodos:

• Síntesis de un marco de enlace de hidrógeno basado en una cadena de coordinación porosa (NKU-1000).
• Caracterización de las propiedades de transporte de Li+, incluida la conductividad y el número de transferencia.
• Evaluación de la ventana de estabilidad electroquímica y el rendimiento en una batería de estado sólido.

Principales resultados:

• NKU-1000 exhibe una conductividad superior de Li+ de 1,13 × 10-3 S cm-1 y un elevado número de transferencia de Li+ de 0,87.
• El material muestra una amplia ventana electroquímica de 5,0 V.
• Las baterías de estado sólido que utilizan NKU-1000 mostraron una retención de capacidad del 94,4% después de 500 ciclos y funcionamiento sin dendrita.

Conclusiones:

• NKU-1000 proporciona sitios electronegativos en serie y vías de salto lineal para el transporte eficiente de Li+.
• La estructura del marco flexible se adapta a las variaciones estructurales, mejorando el rendimiento y la estabilidad de la batería.
• Este marco poroso representa un candidato prometedor para electrolitos de estado sólido de alto rendimiento en baterías de metal de litio.