La vinculación de la termodinámica de equilibrio de disolución con la cinética de transporte de electrolitos para...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Química Física

Sus antecedentes:

• La comprensión de la solución iónica es crucial para el diseño de electrolitos avanzados.
• Los estudios anteriores carecían de datos termodinámicos fundamentales sobre el equilibrio de solvación en amplios rangos de temperatura.
• Se han explorado propiedades físico-químicas clave como el poder de solvatación y la energía de solvatación, pero no la evolución dinámica de la coordinación.

Objetivo del estudio:

• Investigar sistemáticamente la evolución dinámica de la coordinación Li+-solvente y Li+-anión en los electrolitos.
• Para correlacionar las propiedades termodinámicas del equilibrio de solvación con las propiedades de transporte.
• Establecer una referencia de referencia para el diseño del electrolito de la batería.

Principales métodos:

• Se utilizaron espectroscopias infrarrojas y de Raman con resolución de temperatura.
• Estudió los electrolitos típicos de éter y carbonato en un rango de temperatura de -60 a 60 °C.
• Números de coordinación medios cuantificados que responden a la temperatura y concentraciones de especies de solvantes.

Principales resultados:

• Se identificó un equilibrio impulsado por la temperatura entre los pares de iones separados por disolvente (SSIP) y los pares de iones de contacto (CIP).
• Se observa una conversión reversible entre SSIP y CIP con cambios de temperatura.
• Se reveló una asociación preferente de CIP en los electrolitos de carbonato en comparación con los electrolitos de éter.
• Encontré una fuerte correlación entre los cambios de energía libre de Gibbs y los números de transferencia de Li+.

Conclusiones:

• Las propiedades termodinámicas del equilibrio de solvación proporcionan nuevos descriptores para la estructura de solvación dinámica.
• Los resultados ofrecen una referencia de referencia para un amplio espectro de electrolitos de baterías.
• Este trabajo sienta las bases para el diseño racional de electrolitos basado en la estructura de solvación y la termodinámica.