Kako se svet pomera ka održivijoj budućnosti, razvoj naprednih elektrohemijskih uređaja, kao što su punjive baterije sa većom gustinom energije i efikasnim mogućnostima elektrodepozicije, postaje sve važniji. Poslednjih godina, ultrakoncentrovani rastvori elektrolita, gde su metalne soli rastvorene u koncentracijama dva do tri puta većim od onih u jednom rastvaraču, ili smeše u kojima su soli metala prekomerno rastvorene u jednom rastvaraču, privukli su pažnju kao novi rastvori elektrolita.
Ovi rastvori ostaju tečni na sobnoj temperaturi i omogućavaju visoku jonsku provodljivost i visokoefikasnu formaciju metalnog filma visokog kvaliteta. Međutim, fizičko-hemijska ili termodinamička definicija ovih tečnosti ostaje nejasna. Štaviše, identifikacija rastvorenih vrsta i razumevanje njihovih struktura, koje su ključne za njihovu upotrebu kao elektrolita, izuzetno je izazovno.
Istraživački tim sa Univerziteta Niigata, predvođen prof. Iasuhiro Umebaiashi i dr Jihae Han, zajedno sa dr Hikari Vatanabe sa Univerziteta nauke u Tokiju, iz perspektive hemije rastvora, proučava mehanizme specifične litijum-jonske provodljivosti u litijumu solvatne jonske tečnosti i visokokoncentrovani rastvori elektrolita. Pronašli su novi tečni elektrolit koji formira staklo, dvokomponentnu mešavinu cikličnog sulfona i litijumove soli, koja pokazuje stakleni prelaz u širokom rasponu kompozicije.
Štaviše, da bi se razjasnio jedinstveno visok transferni broj Li + u ovim smešama, proučavana je dinamika specijacije i dipolne preorijentacije kako bi se pružili dokazi o formiranju agregata velike veličine u ovim smešama. Ovi nalazi su objavljeni u Faradejevim diskusijama 10. juna 2024.
Termofizička svojstva binarnih smeša i litijumove soli-1,3-propansulton (PS) i litijumove soli-sulfolan (SL) pokazala su da je primećena samo staklena tranzicija u određenom opsegu koncentracije litijumove soli. Ramanova spektroskopija je otkrila da litijum joni postoje u rastvoru kao kontaktni jonski parovi (CIP) i agregati (AGG) u rastvoru.
Pored toga, dvodimenzionalna korelaciona analiza Ramanovih spektra i spektra dielektrične relaksacije (DRS) uspešno je pripisala uočenu relaksaciju u DRS. To sugeriše da AGG generisani pri visokoj koncentraciji litijumove soli imaju veliku prostornu skalu i igraju važnu ulogu u specifičnoj provodljivosti litijum-jona.
Da bi se postigli ciljevi održivog razvoja (SDG) i ciljevi Društva-5, raste potražnja za uređajima za skladištenje energije sledeće generacije koji mogu efikasno skladištiti električnu energiju i koji su prilagođeni specifičnim primenama. Razvoj ovih uređaja, koji koriste i tečne i čvrste elektrolite, postao je napredniji.
„Naše istraživanje tečnih elektrolita od stakla označava značajan korak ka premošćivanju jaza između tradicionalnih tečnih i čvrstih elektrolita“, objašnjava profesor Jasuhiro Umebajaši, odgovarajući autor. „Ovi materijali nude jedinstvene prednosti u pogledu efikasnosti i prilagodljivosti specifičnih za aplikacije, otvarajući put uređajima za skladištenje energije sledeće generacije.“
