[ad_1] Alors que nous nous dirigeons vers une société plus économe en énergie, le besoin de batteries à haute capacité et rentables est plus important que jamais. Le magnésium est un matériau prometteur pour de telles batteries à l'état solide en raison de son abondance, mais son application pratique est limitée par la faible conductivité des ions magnésium (Mg2+) dans les solides à température ambiante. Récemment, des chercheurs japonais ont mis au point un nouveau Mg2+ conducteur avec une supraconductivité pratiquement applicable de 10-3 Scm-1surmontant cet obstacle de plusieurs décennies. Un nouveau conducteur superionique en magnésium basé sur des structures métallo-organiques. Le nouveau conducteur Mg2+ consiste en une structure métallo-organique contenant des ions Mg2+ dans ses pores. Une « molécule invitée » acétonitrile est introduite dans la structure pour accélérer la conductivité ionique du Mg2+ et permettre sa migration à travers le solide.Crédit image : Masaaki Sadakiyo de l'Université des sciences de Tokyo Le développement de dispositifs de stockage d'énergie hautement efficaces stockant l'énergie renouvelable est crucial pour un avenir durable. Dans le monde d'aujourd'hui, le lithium-ion rechargeable à l'état solide (Li+) les batteries sont à la pointe de la technologie. Mais le lithium est un métal de terre rare, et la dépendance de la société vis-à-vis de cet élément est susceptible d'entraîner une baisse rapide des ressources et des hausses de prix ultérieures. Ion magnésium (Mg2+) les batteries à base ont pris de l'ampleur en tant qu'alternative au Li+. La croûte terrestre contient beaucoup de magnésium et Mg2+Les dispositifs à base d'énergie sont dits avoir des densités d'énergie élevées, une sécurité élevée et un faible coût. Mais la large application de Mg2+ est limité par sa mauvaise conductivité dans les solides à température ambiante. mg2+ a une faible conductivité à l'état solide car les ions positifs divalents (2+) subissent de fortes interactions avec leurs ions négatifs voisins dans un cristal solide, empêchant leur migration à travers le matériau. Cet obstacle a été récemment surmonté par une équipe de recherche de l'Université des sciences de Tokyo (TUS). Dans leur nouvelle étude mise en ligne le 4 mai 2022 et le 18 mai 2022 dans le volume 144 numéro 19 du Journal de l'American Chemical Societyils rapportent pour la première fois, un Mg à l'état solide2+ conducteur avec une conductivité superionique de 10−3 Scm−1 (le seuil d'application pratique dans les batteries à semi-conducteurs). Cette grandeur de conductivité pour Mg2+ conducteurs est le plus élevé signalé à ce jour. Selon le professeur agrégé junior Masaaki Sadakiyo de TUS, qui a dirigé l'étude, « Dans ce travail, nous avons exploité une classe de matériaux appelés cadres organométalliques (MOF). Les MOF ont des structures cristallines hautement poreuses, qui fournissent l'espace pour une migration efficace des ions inclus. Ici, nous avons en outre introduit une "molécule invitée", l'acétonitrile, dans les pores du MOF, qui a réussi à accélérer fortement la conductivité du Mg2+.” Le groupe de recherche comprenait en outre M. Yuto Yoshida, également de TUS, le professeur Teppei Yamada de l'Université de Tokyo, et le professeur adjoint Takashi Toyao et le professeur Ken-ichi Shimizu de l'Université d'Hokkaido. L'article a été mis en ligne le 4 mai 2022 et a été publié dans le volume 144 numéro 19 de la revue le 18 mai 2022 L'équipe a utilisé un MOF connu sous le nom de MIL-101 comme cadre principal, puis a encapsulé Mg2+ ions dans ses nanopores. Dans l'électrolyte résultant à base de MOF, Mg2+ était tassée de manière lâche, permettant ainsi la migration du Mg divalent2+ ions. Pour améliorer encore la conductivité ionique, l'équipe de recherche a exposé l'électrolyte à des vapeurs d'acétonitrile, que le MOF a adsorbées en tant que molécules invitées. L'équipe a ensuite soumis les échantillons préparés à un test d'impédance en courant alternatif (AC) pour mesurer la conductivité ionique. Ils ont découvert que le Mg2+ l'électrolyte présentait une conductivité superionique de 1,9 × 10−3 Scm−1. Il s'agit de la conductivité la plus élevée jamais rapportée pour un solide cristallin contenant du Mg2+. Pour comprendre le mécanisme derrière cette conductivité élevée, les chercheurs ont effectué des mesures de spectroscopie infrarouge et d'isotherme d'adsorption sur l'électrolyte. Les tests ont révélé que les molécules d'acétonitrile adsorbées dans la charpente permettaient une migration efficace du Mg2+ ions à travers le corps d'électrolyte solide. Les résultats de cette étude révèlent non seulement le nouveau Mg à base de MOF2+ conducteur en tant que matériau approprié pour les applications de batterie, mais fournissent également des informations essentielles sur le développement de futures batteries à semi-conducteurs. « Pendant longtemps, les gens ont cru que les ions divalents ou de valence supérieure ne pouvaient pas être efficacement transférés à travers un solide. Dans cette étude, nous avons démontré que si la structure cristalline et l'environnement environnant sont bien conçus, alors un conducteur à haute conductivité à l'état solide est bien dans la recherche », explique le Dr. Sadakiyo. Interrogé sur les plans futurs du groupe de recherche, il révèle, "Nous espérons contribuer davantage à la société en développant un conducteur divalent avec une conductivité ionique encore plus élevée." La source: Université des sciences de Tokyo Tu peux offrez votre lien vers une page en rapport avec le sujet de cet article. !function(f,b,e,v,n,t,s){if(f.fbq)return;n=f.fbq=function(){n.callMethod? n.callMethod.apply(n,arguments):n.queue.push(arguments)};if(!f._fbq)f._fbq=n; n.push=n;n.loaded=!0;n.version='2.0';n.queue=[];t=b.createElement(e);t.async=!0; t.src=v;s=b.getElementsByTagName(e)[0];s.parentNode.insertBefore(t,s)}(window, document,'script','https://connect.facebook.net/en_US/fbevents.js'); fbq('init', '1254095111342376'); fbq('track', 'PageView'); [ad_2] Source link
