1. Chemical Design of IrS2 Polymorphs to Understand the Charge/Discharge Asymmetry in Anionic Redox Systems
- Author
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Thomas Marchandier, Sathiya Mariyappan, Artem M. Abakumov, Stéphane Jobic, Bernard Humbert, Jean-Yves Mevellec, Gwenaëlle Rousse, Maxim Avdeev, Rémi Dedryvère, Dominique Foix, Antonella Iadecola, Marie-Liesse Doublet, Jean-Marie Tarascon, Chimie du solide et de l'énergie (CSE), Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Skolkovo Institute of Science and Technology [Moscow] (Skoltech), Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (Nantes Univ - EPUN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), The University of Sydney, Australian Nuclear Science and Technology Organisation [Australie] (ANSTO), Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM), Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Collège de France - Chaire Chimie du solide et énergie, Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), U.S. Department of Energy under contract no. DE-AC02-06CH11357European Research Council (ERC) (FP/2014)/ERC grant/project no. 670116-ARPEMA, ANR-10-EQPX-0045,ROCK,Spectromètre EXAFS Rapide pour Cinétiques Chimiques(2010), Chaire Chimie du solide et énergie, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), and Sorbonne Université (SU)
- Subjects
General Chemical Engineering ,[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] ,Materials Chemistry ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,02 engineering and technology ,General Chemistry ,[CHIM.OTHE]Chemical Sciences/Other ,010402 general chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,0210 nano-technology ,01 natural sciences ,0104 chemical sciences - Abstract
International audience; Li-ion batteries are growing in demand and such growth calls for the quest for high-energy-density electrode materials. Li-rich layered oxides that show both cationic and anionic redox are expected to meet the high energy requirement. However, the oxygen anion activity triggers numerous structural and electronic rearrangements that need to be understood prior to envisioning applications. Here, we chemically design two new LixIrS2 polymorphs to further interrogate the mechanisms of the ligand redox process. By combined structural and spectroscopic characterizations, we show that electrochemical lithiation/delithiation of the polymorphs involve different sulfur redox couples that stand as unusual behavior. These structure-dependent kinetic pathways lead to an similar to 1 V difference between the two polymorphs, hence providing the missing link between the structure and hysteresis in anionic redox systems. These insights into the origin of hysteresis can guide proper parameters to cure it, hence laying the groundwork for the design of new practical electrode materials.
- Published
- 2021
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