(a) Formules de la molécule BTA et du NiBTA et (b) structure électronique du NiBTA. La structure électronique est divisée en systèmes σ et π. Le système π est ensuite décomposé en LMO de blocs Ni et BTA. La densité des paires isolées Ni (LP) est exclue du DOS (σ). Les LMO Ni sont étiquetés par des polynômes harmoniques correspondant à la symétrie orbitale, les étiquettes 3d et 4p sont ajoutées pour plus de clarté. Les électrons dans les diagrammes BTA et Ni sont représentés par des points. Les points rouges correspondent aux électrons de BTA qui sont absents dans les fragments ligands de NiBTA. Les orbitales 3dXY, 4s, 4pX et 4pY de Ni sont fortement mélangées avec d'autres orbitales dans les bandes σ et ne sont pas représentées ici. Crédit :Sciences chimiques (2022). DOI :10.1039/D2SC03127B
Les chercheurs de Skoltech, avec l'aide de leurs collègues de l'Université d'État de Moscou, ont dévoilé les mécanismes de stockage de charge du NiBTA, un matériau récemment découvert qui peut permettre des batteries avancées à charge rapide. Leur rapport est publié dans Chemical Science .
Des batteries à charge rapide sont nécessaires pour de nombreuses applications, telles que les véhicules électriques qui souffrent du problème d'« anxiété d'autonomie ». Cependant, les matériaux d'anode de batterie modernes sont soit inadaptés à une charge rapide fiable, soit n'offrent qu'une densité d'énergie modérée. Cela motive les scientifiques à rechercher de nouveaux matériaux qui ont de plus grandes capacités et peuvent fonctionner en toute sécurité dans des conditions de charge rapide.
Récemment, des chercheurs ont proposé NiBTA, un nouveau matériau d'anode prometteur qui est un polymère de coordination à base de nickel dérivé de la benzènetétramine. Cependant, on ne sait toujours pas comment le NiBTA est chargé et déchargé dans les batteries. Différents groupes de recherche ont proposé des mécanismes entièrement différents, principalement parce que les données étaient trop ambiguës pour donner des conclusions fiables. Dans le nouveau travail, les scientifiques de Skoltech ont utilisé une combinaison de méthodes avancées pour mieux comprendre le comportement du NiBTA dans les batteries à base de lithium, de sodium et de potassium.
"La beauté de ce travail est de rassembler diverses techniques, à la fois expérimentales et théoriques", a déclaré le premier auteur de l'étude, le professeur Skoltech Roman Kapaev. « Cela a permis d'obtenir des résultats fiables car chaque méthode ne donne qu'une partie de l'image. le premier à appliquer une approche aussi rigoureuse pour cette classe de composés. Cette étude met en lumière la chimie redox des polymères de coordination, qui peut être utile pour de nombreuses applications. Des scientifiques trouvent un moyen de créer des batteries à longue durée de vie et à chargement rapide
