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Ionic Bonding and Electron Transfer02:48

Ionic Bonding and Electron Transfer

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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. 
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Ionic Crystal Structures02:42

Ionic Crystal Structures

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Ionic crystals consist of two or more different kinds of ions that usually have different sizes. The packing of these ions into a crystal structure is more complex than the packing of metal atoms that are the same size.
Most monatomic ions behave as charged spheres, and their attraction for ions of opposite charge is the same in every direction. Consequently, stable structures for ionic compounds result (1) when ions of one charge are surrounded by as many ions as possible of the opposite...
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高性能リチウム金属電池の固体電解質インターフェーズとして,アントラキノン基のシリケート共性有機フレームワーク

Chen Li1, Dan-Dong Wang2, Gerald Siu Hang Poon Ho1

  • 1Department of Chemical and Biological Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong SAR, People's Republic of China.

Journal of the American Chemical Society
|November 2, 2023
PubMed
まとめ

研究者は,リチウム金属電池の安全性を向上させるために,アントラキノンベースの新しいシリケート共性有機フレームワーク (AQ-Si-COF) を開発した. これらの材料は固体電解質インターフェーズとして機能し,デンドライトの増殖を抑制し,信頼性の高いエネルギー貯蔵のためにバッテリーの性能を向上させます.

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科学分野:

  • 材料科学
  • 電気化学
  • エネルギー貯蔵

背景:

  • リチウム金属電池 (LMB) はエネルギー密度が高いが,リチウムアノドのデンドライトと不安定なインターフェーズにより安全性の問題に直面している.
  • 結合有機フレームワーク (COF) は,イオン伝導性と安定性により,固体電解質インターフェーズ (SEI) の有望性を示しています.

研究 の 目的:

  • リチウム金属電池のための固体電解質インターフェーズ (SEI) として,新しいアントラキノン基のシリケートCOF (AQ-Si-COF) を合成し,評価する.
  • AQ-Si-COFの電気化学的性質とデンドライト抑制能力を調査する.

主な方法:

  • テトラヒドロキシアントラキノンと二酸化シリコンの凝縮によるAQ-Si-COFの合成
  • 合成されたCOFのイオン伝導性と移転数の特徴付け.
  • LMBセルをLicoO2カトドに対してLiアノドのSEIとしてAQ-Si-COFでテストする.

主要な成果:

  • AQ-Si-COFは高いイオン伝導性 (9. 8 mS cm−1) と高い単離移転数 (0. 92) を示した.
  • LMB電池は,安定した高圧動作で0.25°Cで188mAhg−1の可逆容量を示した.
  • デンドライトの増殖を抑制し,100サイクルで3%未満の容量を維持した.

結論:

  • リドックス活性およびアニオン性AQ-Si-COFは,リチウム金属電池におけるSEIとして有効である.
  • これらのCOFはバッテリーの安全性と循環性を大幅に高め,LMBの実用的な応用への道を開きます.