Nouvelle anode MnN(CN)22 avec chimie redox cationique et anionique pour batteries Li‐ion

Résumé α‐MnN(CN)2 2 (Pnnm) avec Mn2+ divalent étant coordonné octaédriquement par six anions complexes N(CN)2 − dicyanamide (dca ‒) est connu depuis 1999. Un nouveau polymorphe β est maintenant préparé et sa structure caractérisée par diffraction des rayons X en poudre. β‐MnN(CN)2 2 cristallise également de manière orthorhombique (Cmcm) mais avec Mn2+ coordonné tétraédriquement à quatre anions N(CN)2 −. En termes de propriétés, α‐MnN(CN)2 2 peut être utilisé efficacement comme matériau d'électrode négative pour les batteries lithium‐ion, maintenant une grande capacité réversible de plus de 600 mAh g −1 pendant 250 cycles testés à 0,5 C, et se comparant favorablement à des références d'électrodes négatives bien établies telles que le graphite (≈372 mAh g −1). Le mécanisme d'électrochemical lithiation/délithiation de α‐MnN(CN)2 2 est étudié à l'aide de techniques de caractérisation avancées et de calculs théoriques. Lors de la lithiation, α‐MnN(CN)2 2 subit une réaction de conversion réversible, formant LiN(CN)2 et du manganèse métallique, qui sont transformés à nouveau en α‐MnN(CN)2 2 lors de la dé-lithiation. De plus, il y a des preuves de processus de charge/décharge réversibles et supplémentaires sur l'anion dca ‒ tout au long du processus de décharge/charge dans α‐MnN(CN)2 2, reflétant une compensation de charge anionique. En outre, la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) et la théorie des liaisons chimiques sont utilisées pour étudier le comportement anodique détaillé de α‐MnN(CN)2 2 via la réaction de conversion lors des processus de (dé)lithiation. Ce mécanisme, attesté pour la première fois dans les dicyanamides des métaux de transition, est probablement à l'origine de ses propriétés électrochimiques exceptionnelles.