(a) Formule della molecola di BTA e NiBTA e (b) struttura elettronica di NiBTA. La struttura elettronica è suddivisa in sistemi σ e π. Il sistema π viene ulteriormente scomposto in LMO di blocchi di Ni e BTA. Density of Ni lone pairs (LPs) è esclusa da DOS (σ). Gli LMO Ni sono etichettati da polinomi armonici corrispondenti alla simmetria orbitale, per chiarezza vengono aggiunte etichette 3d e 4p. Gli elettroni nei diagrammi BTA e Ni sono mostrati come punti. I punti rossi corrispondono agli elettroni di BTA che sono assenti nelle frazioni leganti di NiBTA. Gli orbitali 3dXY, 4s, 4pX e 4pY di Ni sono altamente mescolati con altri orbitali in bande σ e non sono mostrati qui. Credito:Scienze chimiche (2022). DOI:10.1039/D2SC03127B
I ricercatori Skoltech con l'aiuto dei loro colleghi dell'Università statale di Mosca hanno svelato i meccanismi di accumulo della carica di NiBTA, un materiale scoperto di recente che può abilitare batterie avanzate a ricarica rapida. Il loro rapporto è pubblicato su Chemical Science .
Le batterie a ricarica rapida sono necessarie per molte applicazioni, come i veicoli elettrici che soffrono del problema dell'ansia da autonomia. Tuttavia, i moderni materiali degli anodi delle batterie non sono adatti per una ricarica rapida affidabile o offrono solo una densità di energia moderata. Motiva gli scienziati a cercare nuovi materiali che abbiano capacità maggiori e possano funzionare in sicurezza in condizioni di ricarica rapida.
Recentemente, i ricercatori hanno proposto NiBTA, un nuovo promettente materiale anodico che è un polimero di coordinazione a base di nichel derivato dalla benzenetetramina. Tuttavia, non è chiaro come il NiBTA venga caricato e scaricato nelle batterie. Diversi gruppi di ricerca hanno proposto meccanismi completamente diversi, principalmente perché i dati erano troppo ambigui per fornire conclusioni affidabili. Nel nuovo lavoro, gli scienziati Skoltech hanno utilizzato una combinazione di metodi avanzati per ottenere informazioni sul comportamento del NiBTA nelle batterie a base di litio, sodio e potassio.
"La bellezza di questo lavoro è mettere insieme varie tecniche, sia sperimentali che teoriche", ha detto il primo autore dello studio, il professor Roman Kapaev di Skoltech. "Ciò ha aiutato a ottenere risultati affidabili perché ogni metodo fornisce solo una parte del quadro. Tra le altre cose, abbiamo utilizzato la diffrazione dei raggi X operando e la spettroscopia Raman operando, che ci hanno permesso di tracciare in dettaglio i cambiamenti strutturali all'interno delle batterie. il primo ad applicare un approccio così rigoroso per questa classe di composti. Questo studio fa luce sulla chimica redox dei polimeri di coordinazione, che può essere utile per molte applicazioni". + Esplora ulteriormente
