Síntesis y estudio de conducción de Li⁺ de líquidos iónicos sólidos derivados de un marco metal-orgánico (MOF)...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales; Electroquímica; Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los canales de rápida conducción iónica son cruciales para el avance de los electrolitos sólidos de iones de litio (LiSSE).; La mejora de la transferencia iónica y el número de transferencia de Li+ son objetivos clave para los LiSSE de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre un nuevo tipo de LiSSE basado en marcos metal-orgánicos (MOF) modificados covalentemente con líquidos iónicos de Li+.; Investigar las relaciones estructura-propiedad y el rendimiento del nuevo material UiO-66-APS⋅xLiTFSI.

Principales métodos:

• Síntesis de UiO-66-MOF modificado covalentemente con amino-1-propanosulfonato (APS) y bis(trifluorometanosulfonimida) de litio (LiTFSI).; Caracterización de la estructura del material, los efectos de los componentes y la conductividad iónica.; Medición de la conductividad iónica y el número de transferencia de Li+ (tLi+) en un rango de temperaturas.

Principales resultados:

• El material UiO-66-APS⋅2.7LiTFSI exhibe una conducción de Li+ superior en dos órdenes de magnitud a la de su líquido iónico contraparte.; Se logró una conductividad iónica de 3.5 × 10⁻⁴ S cm⁻¹ y un número de transferencia de Li+ de 0.83 a temperatura ambiente.; La conductividad aumenta con la temperatura, alcanzando 1.33 × 10⁻² S cm⁻¹ a 100 °C, siguiendo una dependencia de tipo Arrhenius.

Conclusiones:

• El nuevo LiSSE basado en MOF proporciona canales ordenados y abundantes sitios de salto para una transmisión eficiente de Li+.; El material demuestra alta conductividad iónica, alto número de transferencia de Li+ y excelentes características de seguridad (no inflamabilidad, no fugas).; Este trabajo presenta una estrategia prometedora para el desarrollo de LiSSE de alto rendimiento y seguros para el almacenamiento de energía de próxima generación.