Phân Tích Đặc Tính Của Chất Điện Phân Trạng Thái Rắn Với Thiết Bị NMR Để Bàn

Yêu cầu về pin ở trạng thái rắn cung cấp mật độ năng lượng và công suất cũng như tuổi thọ cần thiết cho thế hệ pin sạc tương lai đang là trọng tâm nghiên cứu cả trong lĩnh vực giáo dục và công nghiệp. Trong pin Li-ion, các ion lithium phải di chuyển để trở thành các hạt mang điện hiệu quả. Khả năng di chuyển này làm cho chúng hơi giống “chất lỏng” và do đó, phổ NMR để bàn có thể cung cấp thông tin về khả năng di chuyển của lithium, quyết định độ dẫn của chất điện phân. Thông tin này có thể được phân tích bằng cách sử dụng thiết bị NMR X-Pulse để đo trực tiếp hệ số khuếch tán của các ion lithium.

Các vật liệu được xem xét cho ứng dụng này đa dạng từ các loại polymer đến ceramic, với một phạm vi rộng về hệ số truyền dẫn lithium và dẫn điện dự kiến. Một ví dụ là argyrodites, loại siêu dẫn điện lithium-ion dựa trên sulfide có khả năng dẫn ion cao ở nhiệt độ phòng. Hiện nay, các công ty như BASF đang thương mại hóa chúng. Gần đây, chúng tôi đã đo lường sự truyền dẫn lithium trong các hợp chất này bằng thiết bị phân tích NMR để bàn X-Pulse. Sử dụng cả hai phương pháp, chúng tôi thu được các hệ số truyền dẫn là (5,9±0,7)×10−12 m2.s−1.

Điều này gần như là giới hạn của những gì có thể được thực hiện với các thiết bị NMR để bàn hiện tại. Tuy nhiên, nếu chỉ cần dữ liệu về truyền dẫn cho đặc tính và không cần phổ NMR, chúng ta có thể nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật NMR thời miền gian (TD-NMR). Bảng dưới đây tóm tắt khả năng đặc trưng hóa chất điện phân của NMR để bàn để đo hệ số khuếch tán và đánh giá cả hai phương pháp phổ và miền thời gian cho một số vật liệu chất điện phân mẫu với các hệ số khuếch tán khác nhau.