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Anion Specific Effects Drive the Formation of Li-Salt Based Aqueous Biphasic Systems

Authors :
Nicolas Dubouis
Arthur France-Lanord
Mathieu Salanne
Alexis Grimaud
Amandine Brige
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)
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E)
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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 Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)
PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX (PHENIX)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département de Chimie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Institut Universitaire de France (IUF)
Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-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 Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
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Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
ANR-19-CE05-0014,BALWISE,Batteries aqueuses au Li utilisant des électrolytes superconcentrés(2019)
Source :
Journal of Physical Chemistry B, Journal of Physical Chemistry B, American Chemical Society, 2021, ⟨10.1021/acs.jpcb.1c01750⟩, Journal of Physical Chemistry B, 2021, ⟨10.1021/acs.jpcb.1c01750⟩, The Journal of Physical Chemistry B
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Aqueous biphasic systems (ABS) can form when mixing water with two compounds such as polymers, ionic-liquids or simple salts. While this phenomenon has been known for decades and found applications in various fields such as biology, recycling or even more recently electrochemistry, the physics behind the formation of ABSs remains ill-understood. It was recently demonstrated that ABSs can be composed of two salts sharing the same cation (Li+) but different anions (sulfonamide and halide). Interestingly, their formation could not be explained by the position of the anions within the chaotropic/kosmotropic series and was rather proposed to originate from an anion size mismatch, albeit the size for these anions was never measured yet owing to the lack of a proper experimental methodology. Here, we combine experimental techniques and molecular simulations to assess the specific effects (size, shape, hydrophobic/hydrophilic character) of a series of anions and correlate them with the formation of ABSs. We demonstrate that while the anion size mismatch is a prerequisite for the formation of Li-salts based ABSs, their shape can also play an important role, providing general guidelines for forming new ABSs with potential future applications.

Details

Language :
English
ISSN :
15206106 and 15205207
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Physical Chemistry B, Journal of Physical Chemistry B, American Chemical Society, 2021, ⟨10.1021/acs.jpcb.1c01750⟩, Journal of Physical Chemistry B, 2021, ⟨10.1021/acs.jpcb.1c01750⟩, The Journal of Physical Chemistry B
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0c858df44aeab0fb76646d25ef5d26e9
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.1c01750⟩