Anions organiques intercalés redox-actifs pour une capacité accrue d’hydroxydes doubles en couches
Des chercheuses et chercheurs de l'ICCF (Institut de Chimie de Clermont-Ferrand) ont récemment publié un article qui explore la capacité d'une molécule active redox intercouche pour améliorer la capacité spécifique de l'électrode composite LDH.
Un composé hydroxyde double lamellaire (LDH) LDH ([Mg2Al(OH)6 ]+.2H2O) intercalé avec un anion organique actif rédox, l'anthraquinone-2-sulfonate (AQS), a été envisagé comme matériau d'électrode pour des batteries haute puissance à base aqueuse. Le but est d'utiliser cette molécule active redox intercouche pour améliorer la capacité spécifique de l'électrode composite LDH, ce qui devrait permettre un transfert de charge rapide au niveau de l'électrode négative pour les applications de stockage de puissance élevée. Ceci est réalisé par la réduction de l’AQS en charge et l’oxydation en décharge au sein d’une matrice LDH inactive rédox. La première charge de ce nouveau matériau [Mg2Al(OH)6 ]+[AQSO3]?.2H2O conduit à une capacité de 100 mAh g ?1 à ? 0,78 V vs Ag/AgCl (basée sur le poids de la matière active) lorsqu'il est utilisé dans un électrolyte aqueux d'acétate de sodium 1 M. Cependant, une faible stabilité au cyclage a été observée, puisqu’une perte drastique de capacité spécifique se produit après la première charge. Cette étude vise à élucider le mécanisme à l’origine de ce phénomène via des expériences UV/vis in situ. Par la suite, la dissolution des anions AQS chargés dans l’électrolyte lors de la première charge de l’anode a été identifiée et quantifiée. Une telle compréhension du mécanisme d'évanouissement pourrait conduire à la conception d'électrodes améliorées à base de LDH, qui utilisent des anions actifs rédox travaillant dans la plage de potentiel positif avec une capacité de cyclage améliorée.
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