Lamellar Ionenes with Highly Dissociative, Anionic Channels Provide Lower Barriers for Cation Transport
Notice bibliographique
Résumé
Solid polymer electrolytes have the potential to enable safer and more energy-dense batteries; however, a deeper understanding of their ion conduction mechanisms, and how they can be optimized by molecular design, is needed to realize this goal. Here, we investigate the impact of anion dissociation energy on ion conduction in solid polymer electrolytes via a novel class of ionenes prepared using acyclic diene metathesis (ADMET) polymerization of highly dissociative, liquid crystalline fluorinated aryl sulfonimide-tagged (“FAST”) anion monomers. These ionenes with various cations (Li +, Na +, K +, and Cs + ) form well-ordered lamellae that are thermally stable up to 180 °C and feature domain spacings that correlate with cation size, providing channels lined with dissociative FAST anions. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and differential scanning calorimetry (DSC) experiments, along with nudged elastic band (NEB) calculations, suggest that cation motion in these materials operates via an ion-hopping mechanism. The activation energy for Li + conduction is 59 kJ/mol, which is among the lowest for systems that are proposed to operate via an ion conduction mechanism that is decoupled from polymer segmental motion. Moreover, the addition of a cation-coordinating solvent to these materials led to a >1000-fold increase in ionic conductivity without detectable disruption of the lamellar structure, suggesting selective solvation of the lamellar ion channels. This work demonstrates that molecular design can facilitate controlled formation of dissociative anionic channels that translate to significant enhancements in ion conduction in solid polymer electrolytes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».