Anions organiques intercal¨¦s redox-actifs pour une capacit¨¦ accrue d¡¯hydroxydes doubles en couches
Des chercheuses et chercheurs de l'ICCF (Institut de Chimie de Clermont-Ferrand) ont r¨¦cemment publi¨¦ un article qui explore la capacit¨¦ d'une mol¨¦cule active redox intercouche pour am¨¦liorer la capacit¨¦ sp¨¦cifique de l'¨¦lectrode composite LDH.
Un compos¨¦ hydroxyde double lamellaire (LDH) LDH ([Mg2Al(OH)6 ]+.2H2O) intercal¨¦ avec un anion organique actif r¨¦dox, l'anthraquinone-2-sulfonate (AQS), a ¨¦t¨¦ envisag¨¦ comme mat¨¦riau d'¨¦lectrode pour des batteries haute puissance ¨¤ base aqueuse. Le but est d'utiliser cette mol¨¦cule active redox intercouche pour am¨¦liorer la capacit¨¦ sp¨¦cifique de l'¨¦lectrode composite LDH, ce qui devrait permettre un transfert de charge rapide au niveau de l'¨¦lectrode n¨¦gative pour les applications de stockage de puissance ¨¦lev¨¦e. Ceci est r¨¦alis¨¦ par la r¨¦duction de l¡¯AQS en charge et l¡¯oxydation en d¨¦charge au sein d¡¯une matrice LDH inactive r¨¦dox. La premi¨¨re charge de ce nouveau mat¨¦riau [Mg2Al(OH)6 ]+[AQSO3]?.2H2O conduit ¨¤ une capacit¨¦ de 100 mAh g ?1 ¨¤ ? 0,78 V vs Ag/AgCl (bas¨¦e sur le poids de la mati¨¨re active) lorsqu'il est utilis¨¦ dans un ¨¦lectrolyte aqueux d'ac¨¦tate de sodium 1 M. Cependant, une faible stabilit¨¦ au cyclage a ¨¦t¨¦ observ¨¦e, puisqu¡¯une perte drastique de capacit¨¦ sp¨¦cifique se produit apr¨¨s la premi¨¨re charge. Cette ¨¦tude vise ¨¤ ¨¦lucider le m¨¦canisme ¨¤ l¡¯origine de ce ph¨¦nom¨¨ne via des exp¨¦riences UV/vis in situ. Par la suite, la dissolution des anions AQS charg¨¦s dans l¡¯¨¦lectrolyte lors de la premi¨¨re charge de l¡¯anode a ¨¦t¨¦ identifi¨¦e et quantifi¨¦e. Une telle compr¨¦hension du m¨¦canisme d'¨¦vanouissement pourrait conduire ¨¤ la conception d'¨¦lectrodes am¨¦lior¨¦es ¨¤ base de LDH, qui utilisent des anions actifs r¨¦dox travaillant dans la plage de potentiel positif avec une capacit¨¦ de cyclage am¨¦lior¨¦e.
Auteurs : Patrick Gerlach, Camille Douard, Insaf Gaalich, Laurence Athou?l, Julien Sarmet, Fabrice Leroux, Christine Tavoit-Gueho, Philippe Stevens, Gwena?lle Toussaint, Thierry Brousse
Journal : Journal of The Electrochemical Society, 170(7), 2023