ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯು 1000 W·ಗಂಟೆ/ಲೀಟರ್ ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕೂ ಮೀರಿದ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕಡೆಗೆ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.ನಾನ್ವೋಲೇಟೈಲ್ ಅಯಾನಿಕ್ ಲಿಕ್ವಿಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಫಿಲ್ಲರ್‌ಗಳಿಂದ ತುಂಬಿದ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿ ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ ಗಾತ್ರದ ರಂಧ್ರಗಳ ಒಳಗೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ದ್ರಾವಣಗಳ ಸರಳ ಬಂಧನವು ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಕಡಿಮೆ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಅಯಾನಿಕ್ ಲಿಕ್ವಿಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಫಿಲ್ಲರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಸಿಲಿಕಾ ಏಕಶಿಲೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್‌ಗಳ ಲಿ-ಅಯಾನ್ ವಾಹಕತೆಯು ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಐಸ್ ಪದರದ ಪರಿಚಯದ ಮೂಲಕ ಶುದ್ಧ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹಲವಾರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ.ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಣುಗಳ ಬಲವಾದ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಕ್ರಮಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಐಸ್ ಪದರದಂತೆಯೇ ಅವುಗಳನ್ನು ಚಲನರಹಿತವಾಗಿ ಮತ್ತು ಘನವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.ಆಡ್ಸೋರ್ಬೇಟ್ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಪದರದ ಮೇಲಿನ ದ್ವಿಧ್ರುವಿಯು ವರ್ಧಿತ ವಹನಕ್ಕಾಗಿ Li+ ಅಯಾನುಗಳ ಪರಿಹಾರಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಅಯಾನು ವಹನ ವರ್ಧನೆಯ ಪ್ರದರ್ಶಿತ ತತ್ವವನ್ನು ವಿವಿಧ ಅಯಾನು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು.

ಪ್ರಸ್ತುತ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೇಲೆ ವಿಧಿಸಲಾದ 800 W·hour/ಲೀಟರ್ ಅಥವಾ 300 W·hour/kg ಯ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸೀಲಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಮೀರಲು Li-ion ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಮುಂದಿನ ಉತ್ತೇಜನವನ್ನು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳು ಒದಗಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ.ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ನಿರೀಕ್ಷಿತ ಹೆಚ್ಚಳವು ಹಲವಾರು ಕೊಡುಗೆಗಳಿಂದ ಬಂದಿದೆ, ಎಲ್ಲವೂ ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿನ ಸಕ್ರಿಯ ವಸ್ತುವಿನ ಪರಿಮಾಣದ ಶೇಕಡಾವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್/ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಆನೋಡ್ ಆಗಿ ಬದಲಿಸಲು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಪರಿಚಯವು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಚಾರವಾಗಿದೆ.ಶುದ್ಧ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹವು ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕನಿಷ್ಠ ಸ್ಥಳಾವಕಾಶದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ (ಮತ್ತು ಹೀಗೆ ಬಳಕೆ), ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆ, ಸರಂಧ್ರ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ (ಸಿಲಿಕಾನ್) ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಲಿಥಿಯಂ ಫಾಯಿಲ್‌ಗಳಿಗೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಕೊನೆಯದಾಗಿ ಹಲವು ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ಅಲ್ಲ, ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ (ಡಿಪ್ಲೇಟಿಂಗ್) ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂನ "ಕಣ್ಮರೆ" ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದೊಂದಿಗಿನ ಸಂಪರ್ಕದ ನಷ್ಟ.ಸೆರಾಮಿಕ್ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ ಸ್ವಭಾವವು ಶೂನ್ಯ ಅನುಸರಣೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಘಟಕದ ವಿರುದ್ಧ ಲಿಥಿಯಂ ಅನ್ನು ದೃಢವಾಗಿ ಒತ್ತಲು ತೀವ್ರ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಒತ್ತಡದ ಬಿಂದುಗಳು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಸ್ಥಳೀಯ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಸ್ಪಂಜಿನ ನಿಕ್ಷೇಪಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಪಾಲಿಮರ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದಿಲ್ಲ.ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳು ಸಿಲಿಕಾ ಜೆಲ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಾಗಿವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು "ಅಯಾನೋಜೆಲ್ಗಳು" ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ (ILE) ಅನ್ನು ನ್ಯಾನೊಪೊರಸ್ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ (1) ನಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸರಂಧ್ರತೆಯು (70 ರಿಂದ 90%) ಈ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಜೆಲ್ ತರಹದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಪಾಲಿಮರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೋಲುತ್ತದೆ.ಈ ಸಿಲಿಕಾ ಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಾಗಿ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳು ದ್ರವವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್‌ಗಳಿಗೆ, ಅಯಾನಿಕ್ "ದ್ರವ" ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಹತ್ತಾರು ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್-ಗಾತ್ರದ ಚಾನಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತವಾದಾಗ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ಗೋಡೆಯ ಮೇಲೆ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆಯಿಂದ ಘನ-ರೀತಿಯಂತಾಗುತ್ತದೆ. ಚಾನಲ್.ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಕೇವಲ ಸರಂಧ್ರ ವಿಭಜಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದರೆ, ಸೀಮಿತ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕೆ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಬದಲಿಗೆ, ILE ಅಣುಗಳು ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ರಂಧ್ರದ ಗೋಡೆಯ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್‌ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅದರ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಘಟಕಗಳ ಮೊತ್ತಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.ಕೆಲವು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ದಪ್ಪವಿರುವ ಘನ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಪದರಗಳ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವಗಳ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆಯನ್ನು ಪರಮಾಣು ಬಲದ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದೊಂದಿಗೆ ಸಮತಲ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (2).ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ಆಯ್ದ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಈ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ವರ್ಧಿತ Li+ ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.ಸಹಜವಾಗಿ, ಆಕ್ಸೈಡ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ವರ್ಧನೆಯು ರಂಧ್ರಗಳ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುವ ILE ಮೂಲಕ ಕಡಿಮೆಯಾದ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಮೀರುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಣ್ಣ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಪರಿಮಾಣದ ಅನುಪಾತಗಳು ಬಯಸುತ್ತವೆ.ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ILE ಸ್ವತಃ ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿರುವ ಅಯಾನೋಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ರಚನೆಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ (3).ಇದರರ್ಥ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ವರ್ಧನೆಯು ಈಗಾಗಲೇ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಆದರೆ ಬೃಹತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಮೀರುವ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಅಲ್ಲ.

ಅಯಾನೋಜೆಲ್‌ಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯು ಏಕರೂಪದ ದ್ರವ ಮಿಶ್ರಣದಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ (4, 5) ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಪರಿಹಾರಕ್ಕೆ ILE ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ILE ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ "ಇನ್ ಸಿಟು" ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ: ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಮಾದರಿಯ ಸುತ್ತಲೂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ಸುತ್ತುವರಿಯುತ್ತವೆ.ಕೆಲವು ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ತಯಾರಾದ ILE-SCE (ಘನ ಸಂಯೋಜಿತ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ) ನಿರಂತರ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಅಜೈವಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಜಾಲದಲ್ಲಿ ILE ಅಂತರ್ಗತವಾಗಿರುವ ಏಕಶಿಲೆಯ ರೂಪದಲ್ಲಿರಬಹುದು.ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾ-ಆಧಾರಿತ ILE-SCE ಗಳನ್ನು ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ (6), ಟೈಟಾನಿಯಾ (7), ಮತ್ತು ಟಿನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (8) ನೊಂದಿಗೆ ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ ವರದಿಯಾದ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಸೂತ್ರೀಕರಣಗಳು ILE ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಟೆಟ್ರಾಎಥೈಲ್ ಆರ್ಥೋಸಿಲಿಕೇಟ್ (TEOS) ನಂತಹ ಅಲ್ಕೈಲ್-ಸಿಲಿಕೇಟ್ ಸಿಲಿಕಾ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯಾಗಿ ಮತ್ತು ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲವು ಕಾರಕ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಕವಾಗಿ (9, 10).ಈ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ (11) ಪ್ರಕಾರ, ಸಿಲಿಕಾವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ TEOS ಮತ್ತು ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೂ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ನೀರು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ.ಈ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಸಿಡ್-ಆಧಾರಿತ "ಅನಾಕ್ವಿಯಸ್" ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಜೊತೆಗೆ, HCl ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ ಮತ್ತು H2O ಅನ್ನು ಕಾರಕವಾಗಿ (ಜೊತೆಗೆ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕ) ಹೊಂದಿರುವ ಜಲೀಯ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಸೂತ್ರೀಕರಣಗಳನ್ನು ಸಹ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಮಾತ್ರ (12-15).

ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಅಯಾನೋಜೆಲ್‌ಗಳು ILE ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.ಮೊದಲ ತಲೆಮಾರಿನ ಅಯಾನೊಜೆಲ್‌ಗಳು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬೃಹತ್ ILE ಮೌಲ್ಯದ 30 ರಿಂದ 50% ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಿದ್ದವು, ಆದಾಗ್ಯೂ 80% ವರೆಗೆ ತಲುಪುವ ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳು ವರದಿಯಾಗಿವೆ (9, 10, 16, 17).ILE ವಿಷಯದ ಪರಿಣಾಮ ಮತ್ತು ಅಯಾನೊಜೆಲ್ ವಾಹಕತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ರಂಧ್ರ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ವಿವರವಾಗಿ ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ (3);ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ವರ್ಧನೆಯ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಅಧ್ಯಯನವು ತಿಳಿದಿಲ್ಲ.ವೂ ಮತ್ತು ಇತರರು.(18) ಇತ್ತೀಚಿಗೆ ಇನ್ ಸಿಟು ಫಂಕ್ಷನಲೈಸ್ಡ್ ಅಯಾನೊಜೆಲ್‌ನಲ್ಲಿ ವರದಿಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಬೃಹತ್ ILE ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ.ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅಯಾನ್ ಮತ್ತು 3-ಗ್ಲೈಸಿಡಿಲೋಕ್ಸಿಪ್ರೊಪಿಲ್ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ವರ್ಧನೆಯು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.ಮೇಲ್ಮೈ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ವಹನ ಪ್ರಚಾರವನ್ನು ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲೆ ಘನವಾದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನೀರಿನ ಪದರದ ಸಿತು ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಐಸ್ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪದರ ಮತ್ತು ಹೊರಹೀರುವ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಪದರದ ನಡುವಿನ ಹೆಚ್ಚಿದ ದ್ವಿಧ್ರುವಿ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ವಹನದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತೇವೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಂತರಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ದಟ್ಟವಾದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪದರದ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ, ಬೃಹತ್ ILE ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕಿಂತ 200% ಹೆಚ್ಚಿನ Li-ion ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಘನ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳನ್ನು (ನ್ಯಾನೊ-SCE) ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ 90% ಮತ್ತು 1400 m2/g ವರೆಗಿನ ರಂಧ್ರದ ಪರಿಮಾಣಗಳು ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿಜವಾದ ಏಕಶಿಲೆಯ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಈ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ವಹನ ವರ್ಧನೆಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುವ ತೀವ್ರ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಪರಿಮಾಣದ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಪರಿಮಾಣದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಗರಿಷ್ಠಗೊಳಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ಡ್ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯ ಮೂಲಕ, 10 mS/cm ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಅನ್ನು ಸಂಭಾವ್ಯವಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ವಾಹನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಬಹಳ ಆಕರ್ಷಕವಾಗಿದೆ.

ರಾಮನ್, ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಇನ್‌ಫ್ರಾರೆಡ್ (ಎಫ್‌ಟಿಐಆರ್) ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ (ಎನ್‌ಎಂಆರ್) ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯಿಂದ ಪುರಾವೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಪದರದ ರಚನೆಯ ಮೂಲಕ ವರ್ಧಿತ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ವಾಹಕತೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಮೇಲೆ ನಮ್ಮ ಕಾಗದದ ಗಮನವು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿದೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ನಮ್ಮ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ವಸ್ತುವಿನ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೆಳುವಾದ-ಫಿಲ್ಮ್ ಲಿಥಿಯಂ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (ಎಲ್‌ಎಂಒ) ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಏಕೀಕರಣ ಮತ್ತು ಸೆಲ್ ಅಸೆಂಬ್ಲಿ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವ ಬದಲು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.ಅಂತೆಯೇ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಂಡೋ ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಹಾಳೆಗಳ ವಿರುದ್ಧ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ.ಲಿಥಿಯಂ ಐರನ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ (LFP) ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಟೈಟನೇಟ್ (LTO) ಕೋಶಗಳ ಅಸೆಂಬ್ಲಿ ಮತ್ತು ದರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳ ಮೂಲಕ ನಮ್ಮ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಕಾರ್ಯಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ನಮ್ಮ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಐಸ್ ನೀರಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆಯನ್ನು ಸಮ್ಮಿತೀಯ Li-SCE-Li ಜೀವಕೋಶಗಳ ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್, ದರದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಕೋಶಗಳ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಫಾಲೋ-ಅಪ್ ಪೇಪರ್‌ಗಳ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಾಗಿರುತ್ತದೆ (19, 20).

ಎರಡು-ಹಂತದ ಸಂಯೋಜಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯ ಪ್ರಚಾರವು ಸುಮಾರು 90 ವರ್ಷಗಳಿಂದ ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ (21).ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಶುದ್ಧ ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸಿಲಿಕಾ ಅಥವಾ ಅಲ್ಯೂಮಿನಾದಂತಹ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯೋಡೈಡ್ನಂತಹ ಸರಳ ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪಿನ ಸಂಯೋಜನೆಗಳಿಗೆ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳದ ನಾಲ್ಕು ಆದೇಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (22).ಈ SCE ಗಳಲ್ಲಿನ ಅಯಾನುಗಳು ಆಕ್ಸೈಡ್/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಲಿ ಅಯಾನ್-ಡಿಪ್ಲೀಟೆಡ್ (ಅಥವಾ ಖಾಲಿ-ಸಮೃದ್ಧ) ವಿದ್ಯುತ್ ಡಬಲ್ ಲೇಯರ್‌ನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿ ಹರಡಬಹುದು.ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಈ ಸರಳ ಎರಡು-ಘಟಕ ಅಜೈವಿಕ ಘನ-ಘನ ಸಂಯೋಜನೆಗಳಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯು Li-ion ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಗ್ರಾಹಕ ಫಲಕಗಳ ನಡುವಿನ ಕೆಲವು ನೂರು-ಮೈಕ್ರೊಮೀಟರ್ ಅಂತರವನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ 1-mS/cm2 ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿಲ್ಲ. .ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಇಂಜಿನಿಯರ್ ಮಾಡಲು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಡೋಪಿಂಗ್ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಪಾಲಿಮರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಿಗೆ (23) ಮತ್ತು ILE ಗಳಿಗೆ (24) ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಂತರಿಕ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಇದರ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ, ಮೂರನೇ ಘಟಕದ ಶ್ರೀಮಂತ ಆಣ್ವಿಕ (ಸ್ಟಿರಿಯೊ) ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಅಯಾನು ವಹನ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ (ಡೈ) ಧ್ರುವೀಯ ದ್ರಾವಕದಂತಹ ಅಣುಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಡಬಲ್ ಪದರದ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸಬಹುದು.ಪಾಲಿಥಿಲೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪಾಲಿಮರ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಲ್ಲಿನ ಈಥರ್ ಗುಂಪುಗಳ ಪರಿಹರಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಯು LiClO4 ಗೆ ~10−6 S/cm ನಿಂದ LiN(SO2CF3)2 ಗೆ ~10−5 S/cm ವರೆಗೆ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಗಳು ಸಿಲಿಕಾ, ಅಲ್ಯುಮಿನಾ , ಅಥವಾ ಟೈಟಾನಿಯಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯಲ್ಲಿ 10-ಪಟ್ಟು ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದು (25), ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಇನ್ನೂ 1 mS/cm ನ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ.ILE ಪರಿಹಾರಗಳು ಲಿ-ಉಪ್ಪು ದ್ರಾವಕ ಮತ್ತು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ದ್ರಾವಕದ ಮಿಶ್ರಣಗಳಾಗಿವೆ, ಇದು ಈಗಾಗಲೇ 0.1 ಮತ್ತು 10 mS/cm (26, 27) ನಡುವೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಂತರಿಕ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸುವ ಅಥವಾ ಜೆಲ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅಥವಾ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಮೈಕ್ರೊಪಾರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ILE ಅನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಲು ಹಲವಾರು ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ (9, 16, 28, 29).ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಮೂರು-ಘಟಕಗಳ ಲಿ-ಉಪ್ಪು/ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ/ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೆ (ಅಂಜೂರ. S1) ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯ ಯಾವುದೇ ವರ್ಧನೆಯು ಕಂಡುಬಂದಿಲ್ಲ.ಘನ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಸಿಲಿಕಾ ಮೈಕ್ರೊಪಾರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಬಳಕೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆಯಾದರೂ, ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಅಯಾನು ವಹನ ಪ್ರಚಾರವು ಬೃಹತ್ ILE ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಮೀರಲು ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಸಿಲಿಕಾವು ವೇಗವರ್ಧನೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ.ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಜಲೋಷ್ಣೀಯ ಅಥವಾ ಸರಳ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಹೈಡ್ರೋಥರ್ಮಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಪುಡಿಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದ ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯ ನಿಯಂತ್ರಣದೊಂದಿಗೆ, ದೊಡ್ಡ ರಂಧ್ರವಿರುವ ಗಾಜಿನ ಏಕಶಿಲೆಗಳು ಅಥವಾ ಏರೋಜೆಲ್ಗಳನ್ನು ಸಹ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಜಲವಿಚ್ಛೇದನೆ ಮತ್ತು ಟೆಟ್ರಾ-ಆಲ್ಕೈಲ್ ಆರ್ಥೋಸಿಲಿಕೇಟ್‌ಗಳ (30) ಘನೀಕರಣದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ರಂಧ್ರದ ರಚನೆಯ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳ ಬಳಕೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸರ್ಫ್ಯಾಕ್ಟಂಟ್-ಮಾದರಿಯ ಮೈಕೆಲ್, ಅದರ ಸುತ್ತಲೂ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವವನ್ನು ಟೆಂಪ್ಲೇಟಿಂಗ್ ಅಣುವಾಗಿ ಸೇರಿಸಿದಾಗ, ಹೈಡ್ರೀಕರಿಸಿದ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಜೆಲ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯೂರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಒಣಗಿದ ನಂತರ, ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವವು ಘನ ನ್ಯಾನೊಪೊರಸ್ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ (13) ಒಳಗೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪನ್ನು ಮೂರನೇ ಅಂಶವಾಗಿ ಸೇರಿಸಿದಾಗ, ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುವ ILE ಸಿಲಿಕಾ ಜೆಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಅಯಾನೊಜೆಲ್ (24) ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಈ ಸಿಲಿಕಾ ಜೆಲ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಬೃಹತ್ ILE ಅನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿರುವ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕಗೊಳಿಸಿದ ಒಂದು ಪ್ರಕರಣವನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಅದನ್ನು ಮೀರುವುದಿಲ್ಲ (ಪರಿಚಯವನ್ನು ನೋಡಿ) (18).

ಶುದ್ಧ ILE ಗಿಂತ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್‌ನ Li-ion ವಾಹಕತೆಯ ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಪ್ರಚಾರವನ್ನು ನಾವು ಇಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ.1-ಬ್ಯುಟೈಲ್-1-ಮೀಥೈಲ್ಪಿರೋಲಿಡಿನಿಯಮ್ ಬಿಸ್ (ಟ್ರಿಫ್ಲೋರೋಮೆಥೈಲ್ಸಲ್ಫೋನಿಲ್)ಇಮೈಡ್ (BMP-TFSI) ನ ಉದಾಹರಣೆಯನ್ನು ಇಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.OH-ಅಂತ್ಯಗೊಳಿಸಿದ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಣುಗಳ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಉತ್ತೇಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ.ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನೀರು ಮತ್ತು TFSI− ಅಯಾನುಗಳ ನಡುವಿನ ಬಲವಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ಆಣ್ವಿಕ ಕ್ರಮವನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ, ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವ ಆದೇಶದ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳಂತೆಯೇ (31).ಬೃಹತ್ ILE ನಲ್ಲಿ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ ಐಸ್ ಪದರವು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪದರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಅದು (i) ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಆಣ್ವಿಕ ಕ್ರಮವನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು (ii) ಉಚಿತ Li+ ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ದ್ವಿಧ್ರುವಿಗಳನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಬಲವಾದ H-ಬಂಧವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ. ವರ್ಧಿತ ವಹನಕ್ಕಾಗಿ.ಉಚಿತ Li+ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳದ ನಂತರ, ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ ILE ಲೇಯರ್ ಮತ್ತು ಐಸ್ ವಾಟರ್ ಲೇಯರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿತ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲಿನ ಕೆಲವು-ಏಕಪದರ-ದಪ್ಪದ ಮೇಲ್ಮೈ ನೀರಿನ ಪದರವು ಘನ-ತರಹದ ಪದರವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು H-ಸೇತುವೆಗಳ ಮೂಲಕ ಸಿಲಾನಾಲ್ ಗುಂಪುಗಳಿಗೆ ಬಲವಾಗಿ ಬಂಧಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಐಸ್ ಪದರ (32) ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ಇದರ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ದಪ್ಪವು (ಮೂರರಿಂದ ನಾಲ್ಕು ಏಕಪದರಗಳವರೆಗೆ ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ, ಪ್ರತಿ ಐಸ್ ಏಕಪದರಕ್ಕೆ ~0.25 nm) ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ (ಅಂಜೂರ. S2) ಭಾಗಶಃ ನೀರಿನ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ [ಸಾಪೇಕ್ಷ ಆರ್ದ್ರತೆ (RH)] ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿದೆ.ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ ಅಯಾನಿಕ್ ಪದರಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರದ ದಪ್ಪದೊಂದಿಗೆ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ.ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕ ನೀರಿನಂತೆಯೇ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಇದು ಸೂಪರ್ ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸಿದ ಜಲೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಅಥವಾ ಉಪ್ಪು ಮಿಶ್ರಣಗಳಲ್ಲಿ ನೀರು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಂಡೋ ತೀವ್ರವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಆದರೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ನೀರು ಇನ್ನೂ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಆಗಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿದೆ (33).

ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಸಿಡ್-ಕ್ಯಾಟಲೈಸ್ಡ್ ಅಯಾನೊಜೆಲ್ ಪಾಕವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ನಾವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಸೌಮ್ಯವಾದ pH 5 ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು PGME (1-methoxy-2-propanol) ಅನ್ನು Li-TFSI ಉಪ್ಪು ಮತ್ತು BMP-TFSI ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದೊಂದಿಗೆ TEOS ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗೆ ಸೇರಿಸಿದ್ದೇವೆ.ಈ pH ನಲ್ಲಿ, ಜಲವಿಚ್ಛೇದನದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಘನೀಕರಣವು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿರುತ್ತದೆ (30).Li ಅಯಾನುಗಳು ಜಲವಿಚ್ಛೇದನ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಲಿಥಿಯಂ ಉಪ್ಪಿನ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಜಿಲೇಶನ್ ಸಂಭವಿಸಿಲ್ಲ ಆದರೆ ಎರಡೂ ಒಂದೇ pH 5 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದವು. ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವು TEOS ಗೆ (ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ಭಾಗಗಳು) x ಮೌಲ್ಯದಂತೆ ಸೂಚಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು 0.25 ಮತ್ತು 2 ರ ನಡುವೆ ಬದಲಾಗಿದೆ. BMP-TFSI ಗೆ Li-TFSI ಯ ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು 3 ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ (1 M Li-ion ಪರಿಹಾರಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ).ಏಕಶಿಲೆಯ ರಚನೆಯ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸಮಗ್ರತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಒಣಗಿಸುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿತ್ತು (ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನೋಡಿ).ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯ ನಂತರ ಪಡೆದ ಏಕಶಿಲೆಯ ಗುಳಿಗೆಯ ಛಾಯಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಚಿತ್ರ 1A ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.72-ಗಂಟೆಗಳ ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯು ಎಲ್ಲಾ ತೇವಾಂಶವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಸಾಕಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಉಚಿತ ನೀರನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಎಫ್‌ಟಿಐಆರ್ ದೃಢಪಡಿಸಿದಂತೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹಾಗೇ ಉಳಿದಿದೆ.ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸುವ ಹಂತದ ನಂತರ ಯಾವುದೇ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ 1635 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಉಚಿತ ನೀರಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಕಂಪನಗಳು ಪತ್ತೆಯಾಗಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರ 2).ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ, 60% RH ನಲ್ಲಿ N2 ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ 1 ವಾರ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾದ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಮಾದರಿ (x = 1.5) ಗಾಗಿ FTIR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಉಚಿತ ನೀರಿನ ಶಿಖರವು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಎಲ್ಲಾ ಮಾದರಿಗಳು ಸಿಲಾನಾಲ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ಸ್ಪಷ್ಟ ಸಂಕೇತವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ (Si─OH 950 ಮತ್ತು 980 cm−1 ನಡುವೆ ಬಾಗುವುದು) ಮತ್ತು ಒಂದು ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರ (O─H ~3540 cm−1 ನಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಿಸುವುದು) H-ಬಂಧದ ಮೂಲಕ ─OH ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಂಪುಗಳು (ಕೆಳಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿವರಗಳು).ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ (ಟೇಬಲ್ ಎಸ್ 1) ನಲ್ಲಿ ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿರುವ ನೀರನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಒಣಗಿಸುವ ಹಂತದ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಾಟಲುಗಳನ್ನು ತೂಕ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ನಂತರ, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ತೂಕದಿಂದ ಮೇಲ್ಮೈ-ಬೌಂಡ್ ಐಸ್ ಪದರಗಳ ಅನುಗುಣವಾದ ಏಕಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ನಾವು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.ನಿರ್ವಾತ-ಒಣಗಿದ ಉಂಡೆಗಳನ್ನು ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ [<0.1-ppm (ಪಾರ್ಟ್ಸ್ ಪರ್ ಮಿಲಿಯನ್) H2O] ತರಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮೂಲ ನೀರಿನ ಅಂಶವನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಮುಚ್ಚಿದ ಬಾಟಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗಿದೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಕ್ಕಾಗಿ ಗುಳಿಗೆಯಿಂದ ಸಣ್ಣ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ.

(ಎ) ಸೀಸೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಎರಡು ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಗೋಲಿಗಳ (ಎಡ) ಚಿತ್ರ;ಜಿಲೇಶನ್ ನಂತರ, ಪಾರದರ್ಶಕ ಗುಳಿಗೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ಪೆಲೆಟ್ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪಾರದರ್ಶಕವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಗೋಚರತೆಗಾಗಿ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣವನ್ನು ನೀಡಲಾಗಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.ILE ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚು ರಂಧ್ರವಿರುವ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ಗೆ (ಬಲಕ್ಕೆ) ಒಂದು ದುರ್ಬಲವಾದ ಬಿಳಿ ಗುಳಿಗೆ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ.(B) ILE ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ನಂತರ ಉಳಿದಿರುವ SiO2 ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಚಿತ್ರವನ್ನು ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ಮಾಡುವುದು.(C) ಕೆಲವು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ವಸ್ತುವಿನ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸುವ (B) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಚಿತ್ರದ ಜೂಮ್.(D) ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) ಚಿತ್ರವು 7- ರಿಂದ 10-nm ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ದಟ್ಟವಾದ ಪ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪೋರಸ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ವಸ್ತುವಿನ ಬಿಲ್ಡಿಂಗ್ ಬ್ಲಾಕ್‌ಗಳಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.(E) SiO2 (x ಮೌಲ್ಯ) ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ILE ಯ ವಿವಿಧ ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತಗಳಿಗಾಗಿ ರೂಪಿಸಲಾದ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ರಚನೆಯ ಸರಂಧ್ರತೆ.ಡ್ಯಾಶ್ ಮಾಡಿದ ರೇಖೆಯು ILE ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾದ ಪರಿಮಾಣದ ಭಾಗದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾದ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.ಅಸಿಟೋನ್-ತೊಳೆದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು (ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು) ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು x > 0.5 ರ ರಚನೆಯ ಭಾಗಶಃ ಕುಸಿತವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.ಎಥೆನಾಲ್-ರಿನ್ಸ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ (ಹಸಿರು ವಲಯಗಳು) ಯ ಸೂಪರ್‌ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ CO2 ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯು CO2 (ತೆರೆದ ವೃತ್ತ) ದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ನಿಧಾನವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲು x = 2 ವರೆಗೆ ಕುಸಿತವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ.BET, ಬ್ರುನೌರ್-ಎಮ್ಮೆಟ್-ಟೆಲ್ಲರ್.ಫೋಟೋ ಕ್ರೆಡಿಟ್: ಫ್ರೆಡ್ ಲೂಸೆನ್, imec;ಅಕಿಹಿಕೊ ಸಾಗರ, ಪ್ಯಾನಾಸೋನಿಕ್.

(A) ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ IR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಿ (ಕಪ್ಪು) ಮತ್ತು ನಂತರ 9 ದಿನಗಳವರೆಗೆ (ನೀಲಿ) 0.0005% RH ನೊಂದಿಗೆ ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಿ ಮತ್ತು 30% RH ಗೆ 4 ದಿನಗಳವರೆಗೆ (ಕೆಂಪು) ಮತ್ತು 60 ಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ 8 ದಿನಗಳವರೆಗೆ (ಹಸಿರು) % RH.au, ಅನಿಯಂತ್ರಿತ ಘಟಕಗಳು.(B) 1.0 (ನೀಲಿ), 1.5 (ಹಸಿರು), ಮತ್ತು 2.0 (ಕೆಂಪು) ಮತ್ತು ILE ಉಲ್ಲೇಖದ (ಕಪ್ಪು) x ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ Li/SCE/TiN ಸ್ಟಾಕ್‌ನ ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು;ಒಳಹರಿವು ಲಾಗರಿಥಮಿಕ್ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.(C) Li/SCE (x = 2)/40-nm TiO2 ಸ್ಟಾಕ್ (ಕೆಂಪು), ILE (ಚುಕ್ಕೆಗಳ ಕಪ್ಪು), ಮತ್ತು ILE ನ ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು 5 ತೂಕದ % (wt %) H2O (ಡ್ಯಾಶ್-ಡಾಟ್ಡ್ ಬ್ಲೂ ಲೈನ್);(B) ಮತ್ತು (C) ನಲ್ಲಿ, ILE ಮತ್ತು ILE ನೊಂದಿಗೆ H2O ಜೊತೆಗಿನ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಮೂರು-ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಸಂರಚನೆಯಲ್ಲಿ TiN ನೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಮತ್ತು Li ಕೌಂಟರ್ ಮತ್ತು ರೆಫರೆನ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು.ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸಿದ ನಂತರ SCE ಅನ್ನು ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ 2 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ನಮ್ಮ ನಿರ್ವಾತ-ಅನೆಲೆಲ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆ (σi) ಕಣದ ಸಂಯೋಜನೆಗಳಿಗೆ (ಫಿಗ್. S1) ILE (x ಮೌಲ್ಯ) ದ ಪರಿಮಾಣದ ಭಾಗದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯು ಶುದ್ಧ ILE ಅನ್ನು 200% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ x ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಮೀರಿದೆ (Fig. 3).ಇದಲ್ಲದೆ, ವರ್ಧಿತ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ತಾಪಮಾನ ಅವಲಂಬನೆಯು ಶುದ್ಧ ILE ಗಿಂತ ವಿಭಿನ್ನ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ: ಆದರೆ BMP-TFSI ILE ನಲ್ಲಿನ Li-TFSI ಕರಗುವಿಕೆಯ ಸುತ್ತ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ (ಇಳಿಜಾರು) ಸ್ಪಷ್ಟ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. 29 ° C ನಲ್ಲಿ ಮಿಶ್ರಣದ ಬಿಂದು, ವರ್ಧಿತ ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ.ಬದಲಾಗಿ, ಇದು ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ σi ನಲ್ಲಿ ನಿರಂತರ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹಿಂದೆ ಗುರುತಿಸಲಾಗದ ಹಂತ ಅಥವಾ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ರಚನೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ನಂತರ ವರ್ಧಿತ ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.ಇದಲ್ಲದೆ, ILE ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗೆ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಇಳಿಜಾರು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು ವಿಭಿನ್ನ ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಅಂಜೂರ. S3).ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಣುಗಳು ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಘನ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರದ ನಡುವಿನ ಬಲವಾದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಗಮನಿಸಿದ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ನಡವಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ಮಾದರಿಯೊಂದಿಗೆ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗುವುದು.

(A) 2 (ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು), 1.75 (ಕಿತ್ತಳೆ ವೃತ್ತಗಳು), 1.5 (ನೀಲಿ ತ್ರಿಕೋನಗಳು), ಮತ್ತು 1.0 (ಹಸಿರು ತ್ರಿಕೋನಗಳು) x ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ (GB) 8 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಒಣಗಿಸಿದ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗಳ ವಾಹಕತೆಯ ತಾಪಮಾನದ ಅವಲಂಬನೆ ) ಮತ್ತು ILE ಉಲ್ಲೇಖದ (ತೆರೆದ ಚೌಕಗಳು).(ಬಿ) ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗಳ ವಾಹಕತೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ ಜಿಬಿಯಲ್ಲಿ 0 ದಿನಗಳು (ಹಸಿರು ಚೌಕಗಳು), 10 ದಿನಗಳು (ಕಪ್ಪು ತ್ರಿಕೋನಗಳು), ಮತ್ತು 138 ದಿನಗಳು (ನೀಲಿ ತ್ರಿಕೋನಗಳು) ಒಣಗುತ್ತವೆ.(C) 2 (ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು), 1.5 (ನೀಲಿ ತ್ರಿಕೋನಗಳು), 1.0 (ಹಸಿರು ತ್ರಿಕೋನಗಳು), ಮತ್ತು 0.5 (ಕಂದು ವಜ್ರಗಳು) ನ x ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ನ ಒಣಗಿಸುವ ಸಮಯದ ವರ್ಗಮೂಲದ ವಿರುದ್ಧ ವಾಹಕತೆ.(D) x = 2 (ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು), 1.5 (ನೀಲಿ ತ್ರಿಕೋನಗಳು), ಮತ್ತು 1.0 (ಹಸಿರು ತ್ರಿಕೋನಗಳು) ಜೊತೆಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ವಾಹಕತೆ N2-ತುಂಬಿದ ಆರ್ದ್ರತೆಯ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ತೆರೆದಿರುತ್ತದೆ.

ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿನ ಆರ್ಗಾನ್ ವಾತಾವರಣವು 0.1 ppm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಇದು 0.0005% RH ಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ, 0.01 Pa ನ ಭಾಗಶಃ ನೀರಿನ ಒತ್ತಡ, ಅಥವಾ -88 ° C ನ ಇಬ್ಬನಿ ಬಿಂದು.ಸಿಲಾನೋಲ್-ಟರ್ಮಿನೇಟೆಡ್ ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನೀರಿನ ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ನೀರಿನ ಆಂಶಿಕ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿದೆ (ಅಂಜೂರ. S2), ಮೇಲ್ಮೈ ನೀರು ನಿಧಾನವಾಗಿ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯಿಂದ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂಚುಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಕೃಷ್ಟಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸುವ ಸಮಯದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ 23 μl ನ್ಯಾನೋ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗೆ ವಾಹಕತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 3C ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ 0.01 Pa ನ ನೀರಿನ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ ಸ್ಯಾಚುರೇಟ್ ಆಗುವವರೆಗೆ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನ ತೀವ್ರ ಶುಷ್ಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ, ಕನಿಷ್ಠ, ಸಿಲಾನಾಲ್ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನೀರಿನ ಭಾಗಶಃ ಏಕಪದರವು ಇರುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಇನ್ನೂ 3524 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ, ಇದು ಸಿಲಾನಾಲ್ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನೀರಿನ ಮೊದಲ ಏಕಪದರಕ್ಕೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ. (ಚಿತ್ರ 4B).ಸ್ಯಾಚುರೇಟೆಡ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯು ಎಲ್ಲಾ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ವೈಯಕ್ತಿಕ ILE ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ರಂಧ್ರದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಸೀಮಿತ ILE ನ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯ ನಷ್ಟವನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲು ವರ್ಧನೆಯು ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

(A) 1.5 (ಕೆಂಪು), ILE ಉಲ್ಲೇಖ (ಕಪ್ಪು), ಮತ್ತು SiO2 (ನೀಲಿ) ನ x ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ IR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ, O═S═O ಗುಂಪು (1231 cm−1) ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ OH-ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ.(B) 2 (ಕಪ್ಪು), 1.5 (ಕೆಂಪು), ಮತ್ತು 0.5 (ನೀಲಿ) ನ x ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ, ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ (0.0005) ಬಳಿ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗೆ ಸಹ ಸಿಲಾನಾಲ್-ಟರ್ಮಿನೇಟೆಡ್ ಸಿಲಿಕಾದಲ್ಲಿ ಬಂಧಿತ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ % RH) ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ (30 ದಿನಗಳು).(ಸಿ) ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯಲ್ಲಿ ವಿಘಟನೆಯೊಂದಿಗೆ ಲಿ-ಟಿಎಫ್‌ಎಸ್‌ಐ ಉಚಿತ ಲಿ+ ಆಗಿ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್ ಸಂವಾದಕ್ಕಾಗಿ ಟಿಎಫ್‌ಎಸ್‌ಐ-ಅಯಾನ್ ತನ್ನ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಭಾಗವನ್ನು ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ ಐಸ್-ಟಿಎಫ್‌ಎಸ್‌ಐ-ಬಿಎಂಪಿ ಲೇಯರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ;ಬಣ್ಣಗಳು ನೇರಳೆ (ಸಿಲಿಕಾನ್), ಕೆಂಪು (ಲಿಥಿಯಂ), ಗಾಢ ಹಳದಿ (ಸಲ್ಫರ್), ಕಿತ್ತಳೆ (ಆಮ್ಲಜನಕ), ನೀಲಿ (ಸಾರಜನಕ), ಬಿಳಿ (ಹೈಡ್ರೋಜನ್) ಮತ್ತು ಹಸಿರು (ಫ್ಲೋರೀನ್) ನೊಂದಿಗೆ ವಿವಿಧ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ.ಕೆನ್ನೇರಳೆ ಗೆರೆಗಳು TFSI ಅಯಾನ್‌ನ O═S ಗುಂಪು ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಟೆಡ್ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈನ OH-ಗುಂಪುಗಳ ನಡುವಿನ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ.ಹೊರಹೀರುವ ಪದರದ ಮೇಲೆ ದ್ವಿಧ್ರುವಿಯಿಂದ ಮುಕ್ತಗೊಳಿಸಿದ Li+ ಅಯಾನುಗಳು ನಂತರದ ಮೊಬೈಲ್ ಮೂಲಕ ವಲಸೆ ಹೋಗಬಹುದು ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪದರಗಳ ಮೇಲೆ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಪದರಗಳನ್ನು ಹರಡಬಹುದು.ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲಿನ ಸಮಾನ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಬಹು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವನ್ನು ಸಹ ರಚಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.ಪೂರ್ಣ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.S8.

ಒಂದು ಕುತೂಹಲಕಾರಿ ಅವಲೋಕನವು ಚಿತ್ರ 3C ಯಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಒಣಗಿಸುವ ಸಮಯದ ವರ್ಗಮೂಲದೊಂದಿಗೆ ರೇಖೀಯ ಸಂಬಂಧವಾಗಿದೆ, ಇದು ವಾಹಕತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯು ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲಿನ ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಈ ಮೇಲ್ಮೈ ನೀರನ್ನು ತೆಗೆಯುವುದು ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸರಣ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ."ಒಣಗಿಸುವುದು" ಮಾತ್ರ ಮುಕ್ತ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ, ಅಲ್ಲಿ ಆರ್ಎಚ್ ಸಮತೋಲನದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.ವಾಹಕತೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗಲಿಲ್ಲ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ತಾಪಮಾನ-ಅವಲಂಬಿತ ಅಳತೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸುವ ಮುಚ್ಚಿದ ನಾಣ್ಯ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ.

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ತಾಪಮಾನ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸುವ ವಿವಿಧ ಸಮಯಗಳಿಗೆ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ಒಣಗಿದ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ವಾಹಕತೆಯು ಐಎಲ್‌ಇಗೆ ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಮೆಸೊಫೇಸ್ ವಾಹಕತೆಗೆ ನಿರಂತರವಾದ σi ವರ್ಸಸ್ 1/ಟಿ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಐಎಲ್‌ಇಗಾಗಿ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗೆ ಬದಲಾಯಿತು, ಮತ್ತೆ ಅದರ ಕರಗುವ ಬಿಂದುವಿನ (ಅಂಜೂರ. ಎಸ್3) ಸುತ್ತಲಿನ ಕುಸಿತವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಅವಲೋಕನವು ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯಲ್ಲಿನ ಮೆಸೊಫೇಸ್ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ILE ನೊಂದಿಗೆ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಾಗಿ ಐಸ್ ಪದರವು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪದರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಊಹೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದಾಗ, ILE ಕೇವಲ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೆಂಬರೇನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸ್ಟೆಬಿಲಿಟಿ ವಿಂಡೋದ ಮಾಪನಗಳು ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯಲ್ಲಿನ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನೀರು ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಜಡ TiN ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ (Fig. 2) ಅಥವಾ TiO2 ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ಕಡಿತ ಅಥವಾ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ ಯಾವುದೇ ಶಿಖರಗಳು ಕಂಡುಬಂದಿಲ್ಲ. ನೀರಿನ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ.ಬದಲಿಗೆ, ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸ್ಥಿರತೆಯು ILE ಯಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ TFSI− ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಪೊಟೆನ್ಷಿಯಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ >4.3 V ಮತ್ತು TFSI− ಮತ್ತು BMP+ ವಿಭವಗಳಲ್ಲಿ <1 V ವರ್ಸಸ್ Li+/Li ಯ ಕಡಿತದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. (33)ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ, 5 ತೂಕದ % (wt %) ನೀರು ಸೇರಿಸಿದ ILE ಗಾಗಿ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಕೆಲವು ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗಾಗಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ವಿಷಯ; ಟೇಬಲ್ S1 ನೋಡಿ).ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, 1.5 V ಮತ್ತು Li+/Li ನಲ್ಲಿ ಅನಾಟೇಸ್‌ನ ಲಿ-ಇಂಟರ್‌ಕಲೇಶನ್ ಪೀಕ್ ಅನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ನೀರಿನ ಕಡಿತಕ್ಕಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಶಾಖೆಯನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ)ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ILE ಫಿಲ್ಲರ್‌ನಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಥರ್ಮೋಗ್ರಾವಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ (TGA) SCE ಮತ್ತು ILE ನ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು 320 ° C ವರೆಗೆ ತೋರಿಸಿದೆ, ILE-ಟು-ಸಿಲಿಕಾ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆ (fig. S4).ಈ ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ, Li-TFSI ಮತ್ತು BMP-TFSI ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಕೊಳೆಯುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮಾತ್ರ ಸುಮಾರು 450 ° C ಆಗಿರುತ್ತದೆ.ಉಷ್ಣ ವಿಘಟನೆಯ ನಂತರ ಉಳಿದಿರುವ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಶೇಕಡಾವಾರು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ SCE ಯಲ್ಲಿನ ಸಿಲಿಕಾದ ಭಾಗದೊಂದಿಗೆ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯಲ್ಲಿ (ಎಸ್‌ಇಎಂ) ಕೆಲವು ಸಿಲಿಕಾ ಪ್ಯಾಚ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಮೃದುವಾದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಯಾವುದೇ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ (ಫಿಗ್. ಎಸ್ 5).SCE ಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೀಲಿಯಂ ಪೈಕ್ನೋಮೀಟರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲ್ಲಾ x ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ (ಟೇಬಲ್ S1) ಸುಮಾರು 1.5 g/cm3 ಆಗಿತ್ತು.ದ್ರಾವಕದಲ್ಲಿ ILE ಯ ಬೇಸರದ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಯಿಂದ ಪೂರ್ಣ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ (ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನೋಡಿ).CO2 ನ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಒಣಗಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಅಂಜೂರ 1A ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಅಖಂಡ ಏರ್ಜೆಲ್ ಏಕಶಿಲೆಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು.SEM ತಪಾಸಣೆಯು 10- ರಿಂದ 30-nm ರಂಧ್ರದ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ಸಿಲಿಕಾದ ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು 100 ರಿಂದ 150 nm ವರೆಗಿನ ದೊಡ್ಡ ಮ್ಯಾಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳ ಸುತ್ತಲೂ ಸುತ್ತುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 (B ಮತ್ತು C) ನಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು.ಹೈ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) (Fig. 1D) ನಿಕಟವಾಗಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲಾದ ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು.ಸರಾಸರಿ ಕಣದ ವ್ಯಾಸವು 0.5 ಮತ್ತು 1.5 ರ ನಡುವಿನ x ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ 7 ರಿಂದ 14 nm ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ.

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ [Brunauer-Emmett-Teller (BET)], ಸರಂಧ್ರತೆ, ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು N2 ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ/ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಮಾಪನಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಟೇಬಲ್ S1 ಮತ್ತು ಅಂಜೂರ. S6).ರಚನೆಯ ಭಾಗಶಃ ಕುಸಿತ ಮತ್ತು ಹೊರಹೀರುವ ILE ಯ ಅಪೂರ್ಣ ತೆಗೆಯುವಿಕೆ ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ತಪ್ಪಾಗಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬಹುದು.ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸೂಪರ್‌ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ CO2 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಒಣಗಿಸುವುದು, ಆದಾಗ್ಯೂ, ILE ಯ ಪರಿಮಾಣದ ಭಾಗದಿಂದ ಸಿಲಿಕಾ (Fig. 1) ಗೆ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲಾದ ನಿರೀಕ್ಷಿತ ಸರಂಧ್ರತೆಗೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು.BET ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು 800 ಮತ್ತು 1000 m2/g ನಡುವೆ ಇರುತ್ತದೆ.ಐಸೊಥರ್ಮ್‌ನ ಇಳಿಜಾರಿನಿಂದ ಪಡೆದ ಸರಾಸರಿ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರವು 7 ಮತ್ತು 16 nm ನಡುವೆ ಇರುತ್ತದೆ.ಜೊತೆಗೆ, SEM ಅವಲೋಕನಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ, ಸುಮಾರು 200 nm ವರೆಗಿನ ದೊಡ್ಡ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಣ್ಣ ಭಾಗವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅಂಜೂರ. S6).ILE ಪರಿಮಾಣದ ಭಾಗ ಮತ್ತು BET ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಪಡೆದ ILE ಪದರದ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಸಮಾನ ದಪ್ಪದೊಂದಿಗೆ ರಂಧ್ರದ ವ್ಯಾಸವು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಮೆಸೊಪೋರ್‌ಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ILE ಯಿಂದ ತುಂಬಿವೆ.

ವರದಿಯಾದ BET ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶವು ಮೆಸೊಪೋರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ.ಅಸಿಟೋನ್-ರಿನ್ಸ್ಡ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ಗಾಗಿ, ಮೈಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳನ್ನು (~0.6 nm) ಸಹ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.Fig. 1D ನ TEM ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಮೈಕ್ರೊಪೋರ್‌ಗಳು ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ.650 (x = 0.5) ಮತ್ತು 360 m2/g (x = 1.5) ನಡುವಿನ ಗರಿಷ್ಠ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ (ಕೋಷ್ಟಕ S1).

ಎಫ್‌ಟಿಐಆರ್ ಮತ್ತು ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾಗಳೆರಡೂ ಮೈಕ್ರೊಪೋರ್‌ಗಳು, ಮೆಸೊಪೋರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಪೋರ್‌ಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವಾಗ 1400 ಮೀ 2/ಗ್ರಾಂ ಮೀರಿದ ತೀವ್ರ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಸರಂಧ್ರತೆಯ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಿಲಾನಾಲ್ ಗುಂಪುಗಳಿಗೆ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಪುರಾವೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.ಶೂನ್ಯ ಮತ್ತು ಮೂರು ನೀರಿನ ಏಕಪದರಗಳ ನಡುವೆ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ನೀರಿನಿಂದ x <1.75 ಕ್ಕೆ ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ.ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಸಿಲಿಕಾಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಹೊರಹೀರುವ ನೀರಿನ ಮೊದಲ ಮೂರು ಏಕಪದರಗಳು OH-ಟರ್ಮಿನೇಟೆಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ (32) ಪ್ರಬಲವಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧದ ಕಾರಣದಿಂದ ನಿಶ್ಚಲ ಮತ್ತು ಘನ-ತರಹವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅಂಜೂರ. S2 ನೋಡಿ).ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನೀರಿನ ಪದರಕ್ಕೆ ಬಂಧಿತವಾದ ಸಿಲಾನಾಲ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ O─H ವಿಸ್ತರಣೆಯು FTIR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದಲ್ಲಿ 3540 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.ಎಲ್ಲಾ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗಳು ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸಿದ ನಂತರ ಮತ್ತು ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಒಣಗಿದ ನಂತರ ಐಸ್ ನೀರಿಗೆ 3540 cm−1 ನಲ್ಲಿ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಗರಿಷ್ಠವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 2).0.0005% RH (ಕೈಗವಸು ಬಾಕ್ಸ್) ನಲ್ಲಿ ಸಮತೂಕ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗೆ ಸಹ, ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಇನ್ನೂ ಕನಿಷ್ಠ ಭಾಗಶಃ ಏಕಪದರದ (Fig. 4B) ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ.ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲಿನ ನಾಲ್ಕನೇ ಏಕಪದರವು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಪದರ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಅದು ಇನ್ನೂ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಆದರೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.ಐದನೇ ಪದರದಿಂದ, ನೀರು ಮೊಬೈಲ್ ಮತ್ತು ದ್ರವದಂತಾಗುತ್ತದೆ.ದ್ರವರೂಪದ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದ H-ಬಂಧದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ FTIR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತರಂಗ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ದ್ರವದಂತಹ ನೀರು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.60% RH ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗಾಗಿ, 3540-cm−1ಪೀಕ್ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ ದ್ರವ ನೀರಿನ ಪದರದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತರಂಗ ಸಂಖ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಕಂಪನಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಆಸಕ್ತಿಕರವಾದ ಪ್ರಯೋಗವೆಂದರೆ ಮಾದರಿಯು 30% RH ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ಆರ್ದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾದಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ದ್ರವ ನೀರನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ (ಅಂಜೂರ. S2).ಈ ಮಾದರಿಗೆ, 3540 cm−1 ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನೀರಿಗೆ ಮಾತ್ರ FTIR ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.ಜೊತೆಗೆ, 30% RH ನಲ್ಲಿ 4 ದಿನಗಳ ನಂತರವೂ 1635 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಉಚಿತ ನೀರಿನ ಶಿಖರ ಪತ್ತೆಯಾಗಿಲ್ಲ.ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯನ್ನು ನಿರ್ವಾತ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯಿಂದ ಒಣಗಿಸಿದ ನಂತರ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಬಿಎಂಪಿ-ಟಿಎಫ್‌ಎಸ್‌ಐನಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ ಹೈಗ್ರೊಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಲಿ-ಟಿಎಫ್‌ಎಸ್‌ಐ ನೀರನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದರ್ಥ.ಆದ್ದರಿಂದ, SCE ಯಲ್ಲಿನ ಯಾವುದೇ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ನೀರು OH- ಅಂತ್ಯಗೊಂಡ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಸಿಲಿಕಾಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, SCE ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿದೆ.

ಈ ಊಹೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು, ನ್ಯಾನೊ-SCE (x = 1, 1.5, ಮತ್ತು 2) ನ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ % RH ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ;ಆಡ್ಸರ್ಬ್ಡ್ ನೀರಿನ ವ್ಯಾಪ್ತಿ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ತಲುಪಲು 2 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಒಣ ಮತ್ತು ತೇವಗೊಳಿಸಲಾದ N2 ಅನಿಲದ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಮಿಶ್ರಣಕ್ಕೆ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಒಡ್ಡಲಾಗುತ್ತದೆ (Fig. 3D).~0% RH ನಲ್ಲಿನ ಬಿಂದುಗಳಿಗೆ, ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಮತೂಕ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ.ಆಶ್ಚರ್ಯಕರವಾಗಿ, ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆ ವರ್ಸಸ್ RH(%) ಪ್ರೊಫೈಲ್ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಸಿಲಿಕಾ (ಅಂಜೂರ. S2) ಮೇಲೆ ನೀರಿನ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆಗೆ ನಿರೀಕ್ಷಿತ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿತು.0 ಮತ್ತು 30% RH ನಡುವೆ, ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ RH ನೊಂದಿಗೆ ವಾಹಕತೆ ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು.ಹೊರಹೀರುವ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ದಪ್ಪದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದಂತೆ (ಪ್ಲಾನಾರ್ ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲೆ ಒಂದರಿಂದ ಮೂರು ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ).30% RH ನಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ದಿನಗಳವರೆಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ನಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಉಚಿತ ನೀರು ಇರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು FTIR ತೋರಿಸಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.ಒಂದು ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಸುಮಾರು 50% RH ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಸಿಲಿಕಾಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಹೊರಹೀರುವ ನೀರಿನ ಪದರವನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಅಂತಿಮವಾಗಿ, 60% ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆರ್ದ್ರತೆಯ ಕಡೆಗೆ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯ ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಹಂತದ ಹೆಚ್ಚಳ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ಹೋಲುವಂತೆ, ಈಗ, ಸಿಲಿಕಾ ಮತ್ತು ಎಂಬೆಡೆಡ್ ILE ನಡುವಿನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನಲ್ಲಿ ದ್ರವದಂತಹ ನೀರಿನ ಪದರವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಎಫ್‌ಟಿಐಆರ್‌ನೊಂದಿಗೆ, ಸಿಲಾನಾಲ್/ಐಸ್/ನೀರಿನ ಕಂಪನದ ಶಿಖರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಗಳಿಗೆ (Fig. 2A) ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರದ ಮೇಲೆ ದ್ರವ ನೀರಿನ ಪದರವನ್ನು ಈಗ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ವಾಹಕತೆಯಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಿದ ಬದಲಾವಣೆಯು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ;ಹೀಗಾಗಿ, ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ತೇವಾಂಶ ಸಂವೇದಕ ಮತ್ತು ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.Fig. 3D ಯಿಂದ, ನಿರ್ವಾತ ಅನಿಯಲ್ ನಂತರ ತಕ್ಷಣವೇ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯು ~10% RH ನ ಸಮತೋಲನ ಹೈಡ್ರೀಕರಿಸಿದ ಸಿಲಿಕಾದೊಂದಿಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ.ಶುಷ್ಕ ಕೋಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ (~0.5% RH) ಶುದ್ಧತ್ವಕ್ಕಾಗಿ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯು ಸುಮಾರು 0.6 mS/cm (x = 2 ಗಾಗಿ) ಇರುತ್ತದೆ.ಈ ಪ್ರಯೋಗವು ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯ ಮೇಲೆ ಅಂತರ್ಮುಖಿ ನೀರಿನ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.RH > 60% ಗೆ, ದ್ರವದಂತಹ ಪದರದ ಮೂಲಕ ಕರಗಿದ Li+ ನ ವೇಗದ ಪ್ರಸರಣದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಬಹುದು.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಘನವಾದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, Li+ ಅಯಾನ್ ಪ್ರಸರಣವು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪ್ರಕಾರದ ಪ್ರಸರಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ಮೂಲಕ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಬದಲಾಗಿ, ವರ್ಧನೆಯು ಸಾವಯವ ಅಯಾನುಗಳ ವರ್ಧಿತ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಲಿ-ಸಾಲ್ಟ್ ಮತ್ತು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಣುಗಳ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು, ಕೆಳಗಿನ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಣುಗಳು ಸಿಲಿನಾಲ್ ಗುಂಪುಗಳ ಮೇಲೆ ನಿಶ್ಚಲವಾದ ಐಸ್ ಪದರದೊಂದಿಗೆ H-ಸೇತುವೆಗಳ ಮೂಲಕ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮಾದರಿಯನ್ನು ನಾವು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸುತ್ತೇವೆ (ಚಿತ್ರ 4).ಜಲವಿಚ್ಛೇದನದ ಸಾಂದ್ರೀಕರಣ ಕ್ರಿಯೆಯ ಆಂತರಿಕ ಸ್ವಭಾವವು ಅತ್ಯಧಿಕ ಸಿಲಾನಾಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ (4 × 1014 ರಿಂದ 8 × 1014 cm−2, ಇದು ಪ್ರತಿ cm2 ಗೆ ~8 × 1014 ನೀರಿನ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಏಕಪದರದ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ) (34).TFSI ಅಯಾನುಗಳ O ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ನಡುವಿನ ಆಣ್ವಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಪುರಾವೆಗಳನ್ನು FTIR ನೀಡಲಾಗಿದೆ, ಇದು ILE ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಎಲ್ಲಾ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗಾಗಿ O═S═O ಗರಿಷ್ಠ ದ್ವಿಗುಣಗೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (Fig. 4A; ಪೂರ್ಣ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ S8).1231 cm−1 ರಿಂದ ಸುಮಾರು −5 cm−1 ನೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಪೀಕ್‌ನ ಬದಲಾವಣೆಯು TFSI ಅಯಾನುಗಳ ಕನಿಷ್ಠ ಭಾಗಕ್ಕೆ O═S═O ಗುಂಪುಗಳ ಬಂಧವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರದ ಮೇಲೆ TFSI ಅಯಾನುಗಳ H-ಬಂಧವನ್ನು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ.ತರುವಾಯ, ದೊಡ್ಡ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ BMP ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು ಮೊದಲ TFSI ಪದರದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ, ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಅಣುಗಳ ಮೊದಲ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ BMP-TFSI ಅಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಚಲನರಹಿತವಾಗಿವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಘನ-ರೀತಿಯ ಐಸ್ ಪದರವನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ.TFSI ಅಯಾನು ಸಮ್ಮಿತೀಯ O═S═O ಗುಂಪನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಒಂದು ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಟೆಡ್ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು BMP ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳಿಗೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.TFSI ಅಯಾನು ಎರಡು O═S═O ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿದೆ, ಅಯಾನು ಏಕಪದರದ ದೃಢವಾದ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಮತ್ತು ದಟ್ಟವಾದ ಕ್ರಮವನ್ನು ಖಾತರಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ.ಸಂಭಾವ್ಯ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ಬಿಂದುಗಳಾಗಿ OH-ಗುಂಪುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ದಟ್ಟವಾದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಕೇವಲ ಸಿಲಾನಾಲ್ ಗುಂಪುಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ನಿರಂತರ ಆಡ್ಸೋರ್ಬೇಟ್ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಬಲವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ.ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಐಸ್ ಏಕಪದರಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧದ (35) ಬಲವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ.BMP ಕ್ಯಾಶನ್ ಮತ್ತು ಆರ್ಡರ್ ಮಾಡಿದ TFSI ಏಕಪದರದ ನಡುವಿನ ಆಣ್ವಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದಲ್ಲಿ TFSI ಅಯಾನು ತಿರುಗುವ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮತ್ತು ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಧ್ರುವೀಕರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.ಆಂತರಿಕ ಬಂಧಗಳ ಧ್ರುವೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಅದರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪರಿಸರದೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಆಡ್ಸೋರ್ಬ್ಡ್ TFSI ಅಯಾನ್‌ನೊಂದಿಗಿನ ಅಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ದೊಡ್ಡ BMP ಕ್ಯಾಶನ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್ ಅನೇಕ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೇಲೆ ವಿತರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.TFSI ಅಯಾನ್‌ನ O-ಗುಂಪಿನ ನಡುವಿನ H-ಬಂಧ ಮತ್ತು ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರದ OH-ಮುಕ್ತಾಯವು ಈಗ ಮೊದಲ ಹೊರಹೀರುವ ಪದರದ ಮೇಲೆ ದ್ವಿಧ್ರುವಿಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಂಯೋಜನೆಯ ಮೂಲಕ ಮತ್ತಷ್ಟು ಆಣ್ವಿಕ ಕ್ರಮವನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಚಿಕ್ಕ Li-TFSI ಅಣುಗಳು ಆಣ್ವಿಕ ಪದರದ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ, ಆ ಮೂಲಕ TFSI ಅಯಾನು ಈಗ ಮೇಲಿನ ಪದರದಲ್ಲಿರುವ ಒಂದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ BMP ಕ್ಯಾಟಯಾನ್‌ಗಳ ಉಳಿಕೆ ಧನಾತ್ಮಕ ದ್ವಿಧ್ರುವಿ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅದರ Li ನೊಂದಿಗೆ ಅದರ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಸಡಿಲಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅಯಾನು.ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಈ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಉಚಿತ Li+ ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ದಟ್ಟವಾದ ಮತ್ತು ದಪ್ಪವಾದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರಗಳು ನಂತರ ಸರಿದೂಗಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಳಿಕೆ ಚಾರ್ಜ್ನೊಂದಿಗೆ ದೊಡ್ಡ ದ್ವಿಧ್ರುವಿಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಪ್ರಮಾಣಾನುಗುಣವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಚಿತ Li+ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

ಹೊರಹೀರುವ ILE ಪದರದ ಮೇಲೆ, ಇನ್ನೊಂದು ILE ಪದರವು ಸಿಲಿಕಾದ ಮೇಲಿನ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಬಹುಪದರಗಳಂತೆಯೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಅಥವಾ ಐಸ್ ಪದರದ ದ್ವಿಧ್ರುವಿ ಎಳೆತವು ತುಂಬಾ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲಘುವಾಗಿ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ILE ಮೇಲಿರುತ್ತದೆ, ಅದು ನಂತರ ದ್ರವದಂತಹ ವಹನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಕೆಳ ಹೊರಹೀರುವ ಪದರದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ Li+ ಅಯಾನುಗಳು (Fig. 4C).ಉಚಿತ Li+ ಅಯಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯು NMR ಮತ್ತು ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮಾಪನಗಳೆರಡರಿಂದಲೂ ದೃಢೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ.ರಾಮನ್ ಮಾಪನಗಳು ಪರೋಕ್ಷವಾಗಿ ಉಚಿತ Li+ ಅಯಾನುಗಳ ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಭಾಗವು ನ್ಯಾನೋ-SCE ಯಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಂಧಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5).TFSI ಅಯಾನ್ (36) ನ N-ಗುಂಪಿನ ಕಂಪನವನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ TFSI ಜೊತೆಗಿನ ಕ್ಯಾಶನ್‌ನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ರಾಮನ್ ಅಳೆಯುತ್ತಾರೆ.ಶುದ್ಧ BMP-TFSI ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದಲ್ಲಿ, 741 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಒಂದು ಶಿಖರ ಮಾತ್ರ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.ಶುದ್ಧ ILE ಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, 746 cm−1 ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಿಖರವು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಎರಡು TFSI ಅಯಾನುಗಳು ಒಂದೇ Li+ ಅಯಾನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಮನ್ವಯಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ [ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸಿದ್ಧಾಂತ (DFT) ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ನೋಡಿ].ಎಲ್ಲಾ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗಳಿಗೆ, 746 cm−1 ನಲ್ಲಿನ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯು ILE ಗಿಂತ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಂಬಂಧಿತ Li-TFSI ಯ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಭಾಗವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅಸಂಯೋಜಿತ ಅಥವಾ ಉಚಿತ Li+ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್‌ಗಳ ದೊಡ್ಡ ಭಾಗವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಅತ್ಯಧಿಕ ವಾಹಕತೆಯ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗಳಿಗೆ ಗರಿಷ್ಠವು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ದಪ್ಪವಾದ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವವರು.ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುವ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗಾಗಿ, ಉಚಿತ Li+ ನ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ನಿರ್ವಾತ-ಅನೆಲೆಲ್ಡ್ ಮಾದರಿಗಳಿಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೂ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.746 ಕ್ಕಿಂತ 741 cm−1 ರಾಮನ್ ಶಿಫ್ಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯ ಅನುಪಾತವು TFSI-ಸಂಯೋಜಿತ ಲಿ-ಅಯಾನುಗಳಿಗೆ ಉಚಿತ ಅನುಪಾತದ ಅಳತೆಯಾಗಿದೆ (Fig. 5B).x ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಉಚಿತ Li+ ಅಯಾನ್ ಭಿನ್ನರಾಶಿಯ ರೇಖೀಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ಫಿಗ್. 3B ನಲ್ಲಿನ x ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ವಾಹಕತೆಯ ವರ್ಧನೆಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ, ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿದ ನ್ಯಾನೊ-SCE (ದಿನ 0) ಮತ್ತು SCE ಗಾಗಿ ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್ ಶುಷ್ಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿ (ದಿನ 138)

(A) 0.5 (ಹಸಿರು), 1.5 (ಹಳದಿ) x ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಲಾದ ನ್ಯಾನೋ-SCE (ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸಿ) ಯ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ (IL; ಚುಕ್ಕೆಗಳ ನೀಲಿ ರೇಖೆ) ಮತ್ತು ILE ಉಲ್ಲೇಖ (ILE; ಡ್ಯಾಶ್-ಡಾಟ್ಡ್ ಲೈನ್) , ಮತ್ತು 2 (ಕಂದು) ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ-SCE (x = 1.5) ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ 30 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಅಥವಾ 0.0005% RH (ಕೆಂಪು) ನಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧತ್ವದ ಬಳಿ ಒಣಗಿಸಿ.ಲಂಬ ರೇಖೆಗಳು TFSI ಗಾಗಿ ರಾಮನ್ ಶಿಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ಲೇಬಲ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಅದರ N ಕೇಂದ್ರವು Li+ (746 cm−1) ಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಕ್ರಮವಾಗಿ Li+ (741 cm−1) ಗೆ ಸಂಘಟಿತವಾಗಿಲ್ಲ.(ಬಿ) ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಸಮನ್ವಯಗೊಳಿಸಿದ Li+ ಗೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ (ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿದ, ಕಪ್ಪು ವಲಯಗಳು) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ 0.0005% RH ನೊಂದಿಗೆ ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್‌ಗಳಲ್ಲಿ 30 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ನೀಲಿ ವಜ್ರಗಳು), ಸಂಯೋಜಿತ ತೀವ್ರತೆಯ ಅನುಪಾತಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ರಾಮನ್ ಶಿಖರಗಳು (746 cm−1 ಮೇಲೆ 741 cm−1).(ಸಿ) ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ (ಕೆಂಪು ವಜ್ರಗಳು) ಮತ್ತು ಐಎಲ್‌ಇ ರೆಫರೆನ್ಸ್‌ನ PFG-NMR-ಪಡೆದ Li+ ಸ್ವಯಂ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕ.(ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು) ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಫೀಲ್ಡ್ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳ ನಡುವಿನ ಮಧ್ಯಂತರದ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ.ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಶಿಖರಗಳನ್ನು DFT ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅನುಕರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಪಲ್ಸೆಡ್-ಫೀಲ್ಡ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ NMR (PFG-NMR) ನಿಂದ, ILE ದ್ರವ ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕಾಗಿ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ-ಗಾಗಿ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಫೀಲ್ಡ್ ಪಲ್ಸ್ ∆ ನಡುವಿನ ಮಧ್ಯಂತರದ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ವಿವಿಧ ಮೊಬೈಲ್ Li-ion ಜಾತಿಗಳ ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. SCE (x = 1.5) ಅದೇ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆ 0.6 mS/cm (Fig. 5C).ILE ಉಲ್ಲೇಖದಲ್ಲಿ Li+ ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ, ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಚಲನಶೀಲತೆ ಹೊಂದಿರುವ ಒಂದು ಅಥವಾ ಬಹು Li ಪ್ರಭೇದಗಳು ಮಾತ್ರ ಇರುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವು ∆ ನೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಐಎಲ್‌ಇ ಚಿಕ್ಕದಾದ ∆ ಅನ್ನು ಮೀರಿದೆ, ಇದು ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳ ನಡುವೆ ಕಡಿಮೆ ಅಂತರದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಜಾತಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕದಲ್ಲಿನ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯಿಂದ ಊಹಿಸಿದಂತೆ ಉಚಿತ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳದ ನಂತರ, ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪದರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಇದು ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಪದರದಲ್ಲಿ (ಹೆಚ್ಚು) ಉಚಿತ Li+ ಅಯಾನುಗಳಿಂದ ಪರಿಚಯಿಸಲಾದ ವಾಹಕತೆಯ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ.ಮುಂದೆ ∆, ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವು ILE ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.ಇದು ILE ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್-ಸ್ಯಾಚುರೇಟೆಡ್ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಅಯಾನ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.ಆಣ್ವಿಕ ಚಲನೆಯ ನಿರ್ಬಂಧದಿಂದಾಗಿ ಮೆಸೊಪೋರ್‌ಗಳ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುವ ILE ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಿಲಿಕಾ/ಐಸ್/ಐಎಲ್‌ಇ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿ ಪ್ರಸರಣಗೊಳ್ಳುವ ಲಿ-ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ವರ್ಧನೆಯು ರಂಧ್ರದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಾಹಕತೆಯ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸುತ್ತದೆ.ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ಗಳು ಸಾಕಷ್ಟು ಅಯಾನು ವಹನ ಪ್ರಚಾರವನ್ನು ಒದಗಿಸದ ಕಣ-ಆಧಾರಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ಧನೆಯ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಇದು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ (ಅಂಜೂರ. S1).

ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ವಿರುದ್ಧ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸೆಟಪ್ ಬಳಸಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು (ಸೆಟಪ್‌ನ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. S7).Li/SCE (x = 1.5) ಮತ್ತು Li/ILE ಅರ್ಧ-ಕೋಶದ ಪ್ರಸ್ತುತ-ಸಂಭಾವ್ಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು ಚಿತ್ರ 6A ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಂಡೋಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯು ILE ಫಿಲ್ಲರ್ನಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ.ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಲಿಥಿಯಂ ಲೇಪನ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ರಿಪ್ಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ.ಒಂದು ಸ್ಥಿರವಾದ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ (SEI) ಪದರವು ಲೋಹದ ಲಿಥಿಯಂನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 0.9 ಕಿಲೋ-ಓಮ್·ಸೆಂ2 RSEI ಯೊಂದಿಗೆ ರಚನೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡಿಕ್ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ iU ಕರ್ವ್ನಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ IR ಡ್ರಾಪ್ಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.ಶುದ್ಧ ILE ದ್ರಾವಣಗಳಲ್ಲಿನ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಪ್ರವಾಹವು −2.5 mA/cm2 ವರೆಗೆ ಯಾವುದೇ ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆನೋಡಿಕ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯು ಕೇವಲ 0.06 mA/cm2 ನ ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಆನೋಡಿಕ್ ಪ್ರವಾಹದೊಂದಿಗೆ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆಯ ಉತ್ತುಂಗವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ.ಘನ-ಘನ Li/SCE ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಶಾಖೆಯು -0.5 mA/cm2 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಪ್ರವಾಹಗಳಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ.ಆದಾಗ್ಯೂ, SEI ಯ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಸುಮಾರು ದ್ವಿಗುಣವಾಗಿತ್ತು.ಅಂತೆಯೇ, ಆನೋಡಿಕ್ ಪೀಕ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅನೋಡಿಕ್ ಪ್ಯಾಸಿವೇಶನ್ ಪೀಕ್ ನಂತರ ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪ್ರವಾಹವು 0.03 mA/cm2 ಆಗಿತ್ತು, ಶುದ್ಧ ILE ದ್ರಾವಣದ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಮಾತ್ರ.ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ರಂಧ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಎಸ್‌ಇಐ ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಪದರಗಳ ರಚನೆಯು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದಲ್ಲಿನ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.Li/ILE ಮತ್ತು Li/SCE ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಎರಡೂ ವೋಲ್ಟಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು ಬಹು ಚಕ್ರಗಳ ಮೇಲೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಆನೋಡಿಕ್ ಪ್ಯಾಸಿವೇಶನ್ ಲೇಯರ್ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ SEI ಪದರವು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.Li/SCE ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ನಿಧಾನ ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವು ಕೆಳಗಿರುವ Li ಲೋಹದ ಆನೋಡ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಾಡಿದ ಅರ್ಧ-ಕೋಶಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

(A) ನ್ಯಾನೋ-SCE (x = 1.5, ನಿರ್ವಾತ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯ ನಂತರ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ) (ಕೆಂಪು) ಮತ್ತು ILE ಉಲ್ಲೇಖ (ಕಪ್ಪು) ದ ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಮೊಗ್ರಾಮ್ ಅನ್ನು ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ Li ಯೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ, ಕೌಂಟರ್ ಮತ್ತು ರೆಫರೆನ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (SEI ಪ್ರತಿರೋಧದಿಂದ ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಮೇಲೆ ಐಆರ್ ಡ್ರಾಪ್ ಕ್ರಮವಾಗಿ ILE ಮತ್ತು SCE ಗಾಗಿ 0.9 ಮತ್ತು 1.8 ಕಿಲೋ-ಓಮ್ · cm2).(B) 1C, 5C, ಮತ್ತು 20C ನ ​​C- ದರಗಳಲ್ಲಿ ಐದು ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ Li/SCE (x = 1)/100-nm ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ LiMn2O4 ಸೆಲ್‌ನ ಗಾಲ್ವನಿಕ್ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರ್ವ್‌ಗಳು.(C) Li/SCE/40-μm Li4Ti5O12 ಮತ್ತು Li/SCE/30-μm LiFePO4 ಪೌಡರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕೋಶಗಳ (1 mV/s) ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು.(D) 1C, 0.1C, 0.2C, ಮತ್ತು 0.02C ನಲ್ಲಿ Li/SCE/40-μm Li4Ti5O12 ಪುಡಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಗಾಲ್ವನಿಕ್ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರ್ವ್‌ಗಳು.(E) 1C, 0.5C, 0.2C, 0.1C, 0.05C, ಮತ್ತು 0.01C ನಲ್ಲಿ Li/SCE/30-μm LiFePO4 ಪುಡಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಗಾಲ್ವನಿಕ್ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರ್ವ್‌ಗಳು.(ಎಫ್) Li/SCE/30-μm LiFePO4 ಪುಡಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಚಕ್ರ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (ಡಿಲಿಥಿಯೇಶನ್‌ಗಾಗಿ ತುಂಬಿದ ವಜ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯೇಶನ್‌ಗಾಗಿ ತೆರೆದ ಚೌಕಗಳು);ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿನ SCE ಯ ದಪ್ಪವು ಸುಮಾರು 280 μm ಆಗಿದೆ.LFP ಮತ್ತು LTO ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕ್ರಮವಾಗಿ 1.9 ಮತ್ತು 11.0 mg/cm2 ಆಗಿದೆ.(ಜಿ) 0.1, 0.2, 0.5, ಮತ್ತು 0.1 mA/cm2 ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು Li/SCE/Li ಸ್ಟಾಕ್‌ನ ಸಂಭಾವ್ಯ ವರ್ಸಸ್ ಸಮಯದ ಕರ್ವ್‌ಗಳು.(H) Li/SCE/Li ಸ್ಟಾಕ್‌ನ 1ನೇ, 10ನೇ, 125ನೇ ಮತ್ತು ಕೊನೆಯ ಧ್ರುವೀಕರಣವು 0.1 mA/cm2 ನಲ್ಲಿ ಒತ್ತಿ, (G) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.(G) ಮತ್ತು (H) ಗಾಗಿ, SCE 0. 34 mS/cm ನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು SCE ಗುಳಿಗೆಯ ದಪ್ಪವು 0.152 cm ಆಗಿದೆ.

100-nm LiMn2O4 (LMO) ತೆಳುವಾದ-ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಮಾದರಿ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಕಣ ಸಂಯೋಜಿತ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ (37).ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್/SCE ಸ್ಟಾಕ್‌ನ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ನಡುವಿನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಮಾದರಿಯ ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ ಸೆಟಪ್‌ನಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನ ನಡುವೆ ಒಂದೇ ಒಂದು, ಉತ್ತಮವಾಗಿ-ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಮತ್ತು ಸಮತಲ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಸಂಪರ್ಕವಿದೆ, ಅಂದರೆ, ಪರಿಮಾಣ ಬದಲಾವಣೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಲ್ಲದೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಇದು ಸೂಕ್ತ ವೇದಿಕೆಯಾಗಿದೆ. , ಇತ್ಯಾದಿ. ಈ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ದರದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಲಿ-ಫಾಯಿಲ್ ಕೌಂಟರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯು (1C ಗೆ 6 μA/cm2) ಲಿಥಿಯಂ ಅರ್ಧಕ್ಕೆ ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಆನೋಡಿಕ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಪ್ರಸ್ಥಭೂಮಿಗಿಂತ ಕೆಳಗಿರುತ್ತದೆ. ಕೋಶ (0.03 mA/cm2).ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರ್ವ್‌ಗಳನ್ನು 4.3 V ನಲ್ಲಿ ಕಟ್‌ಆಫ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗೆ 1 ಮತ್ತು 20C ನಡುವಿನ 20 ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ (Fig. 6B) ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.LiB ಗಾಗಿ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಲ್ಲಿ LMO ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 1C (37) ನಲ್ಲಿ LiClO4/ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ 10 ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ 100-nm LMO ಫಿಲ್ಮ್ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್‌ನಲ್ಲಿ 50% ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಕಡಿತವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ.ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕಿಂತ LMO ನೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಮ್ಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು, ನಾವು Li4Ti5O12 (LTO) ಮತ್ತು LiFePO4 (LFP) ಪುಡಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳೊಂದಿಗೆ ಅರ್ಧ-ಕೋಶಗಳನ್ನು ಸಹ ತಯಾರಿಸಿದ್ದೇವೆ.ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಸರಂಧ್ರ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಒಳಸೇರಿಸಲು ನಾಣ್ಯ ಕೋಶಕ್ಕೆ ಡ್ರಾಪ್-ಕ್ಯಾಸ್ಟ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಗುಳಿಗೆಗಳಂತೆಯೇ ಒಣಗಿಸಿ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಾತ-ಅನೆಲ್ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು ಮತ್ತಷ್ಟು ಜಿಲೇಶನ್‌ಗೆ ಬಿಡಲಾಯಿತು.ಜೀವಕೋಶಗಳು ಅನುಗುಣವಾದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಲಿಥಿಯೇಶನ್ / ಡಿಲಿಥಿಯೇಶನ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 6C).LTO ಗಿಂತ LFP ಗಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಗರಿಷ್ಠ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಲೇಪನದ ದಪ್ಪದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ.ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಪನಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ದರದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಈಗ 30- ರಿಂದ 40-μm-ದಪ್ಪದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕೋಟಿಂಗ್‌ಗಳ (Fig. 6, D ಮತ್ತು E) ಮೇಲೆ ರೂಪುಗೊಂಡ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಪದರದ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಿದ Li-ಫಾಯಿಲ್ ಕೌಂಟರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ.LTO/nano-SCE/Li ಸೆಲ್ ತನ್ನ ಗರಿಷ್ಠ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ 160 mA·hour/g ಅನ್ನು 0.02C ನ ಕಡಿಮೆ C- ದರದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ತಲುಪಿತು (Fig. 6D).0.1C ಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾದ C-ದರಗಳಿಗೆ 10% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ C- ದರದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದಾದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ವೇಗವಾಗಿ ಇಳಿಯುತ್ತದೆ.ಅಂತೆಯೇ, LFP/SCE/Li ಕೋಶವು 0.01C (Fig. 6E) ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 140 mA·hour/gನ ಗರಿಷ್ಠ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತಲುಪಿತು.ಚಿತ್ರ 6F ಒಟ್ಟು 30 ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ ದರದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಸ್ಥಿರ ಸೆಲ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳು Li-ion ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಂತೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಮತ್ತು Li-ion ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಏಕೀಕರಣದ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಸ್ಥಿರತೆ ಅಥವಾ ಸೈಕ್ಲಾಬಿಲಿಟಿಯನ್ನು Li/SCE/Li ಸಮ್ಮಿತೀಯ ಸ್ಟಾಕ್ ಬಳಸಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.ಯಾವುದೇ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಅಥವಾ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯಿಲ್ಲದೆ (Fig. 6H) 0.5 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ (Fig. 6G) 0.1 mA/cm2 ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ 120 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ ಸೈಕಲ್ ಮಾಡಲಾಗಿತ್ತು.ಧ್ರುವೀಕರಣ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ಸಂಪರ್ಕದ ಸುಧಾರಣೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಇದಲ್ಲದೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳ ಯಾವುದೇ ರಚನೆ ಅಥವಾ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಅಥವಾ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನ (Fig. 6G) ಕ್ಷೀಣಿಸುವಿಕೆಯ ಚಿಹ್ನೆಗಳಿಲ್ಲದೆ 0.5 mA/cm2 ನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ಕೋಶವು ಒತ್ತು ನೀಡಿತು.ಲೋಹೀಯ ಲಿಥಿಯಂ BMP-TFSI-ಆಧಾರಿತ ILE ಗಳಲ್ಲಿ (27) ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪದರ ಅಥವಾ SEI ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಲಿಥಿಯಂ/ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿಯೂ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ;Fig. 6A ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಿದಂತೆ, SEI ರಂಧ್ರಗಳ ಒಳಗೆ ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ಬೆಳೆಯಬಹುದು, ILE ಗಿಂತ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ SEI ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ (ಮೇಲೆ ನೋಡಿ).IR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದಿಂದ SEI ಪದರದ ಪುರಾವೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ (ಅಂಜೂರ. S9).ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ LiB ಯಲ್ಲಿನ SEI ಲೇಪನದಂತೆಯೇ, ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ SEI ಲೋಹೀಯ ಲಿಥಿಯಂ ಆನೋಡ್‌ನಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಐಸ್ ನೀರಿನ ಪದರವನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.10 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ Li/nano-SCE (x = 1.5) ಧ್ರುವೀಕರಣದ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಪ್ರತಿರೋಧ ರೋಹಿತವು ಬೃಹತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ.ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದಿಂದ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯನ್ನು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಒಣಗಿಸುವುದನ್ನು ಹೊರಗಿಡಲು ದೀರ್ಘ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮಾಪನಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಆದರೆ ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ-ಆಧಾರಿತ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸೈಕ್ಲಬಿಲಿಟಿಗೆ ಅದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.ಅದೇನೇ ಇದ್ದರೂ, ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಲು ಕೃತಕ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಲೇಪನಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು.

ಸಿಲಿಕಾ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಯಾನ್ ವಹನ ಪ್ರಚಾರವನ್ನು OH-ಟರ್ಮಿನೇಟೆಡ್ ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಮಿಸೋರ್ಬೆಡ್ ನೀರಿನ ಪದರದ ಪರಿಚಯದ ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸಿದ್ದೇವೆ.ಸಮ್ಮಿತೀಯ O═S═O ಗುಂಪಿನೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧದ ಮೂಲಕ ಈ ನೀರಿನ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪದರದ ಮೇಲೆ TFSI ಅಯಾನುಗಳು ಕೆಮಿಸಾರ್ಬ್.ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಪದರವು ನಿಶ್ಚಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಹೊರಹೀರುವ TFSI ಪದರವನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಪಿನ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ.ದೊಡ್ಡ BMP ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು TFSI ಮೊನೊಲೇಯರ್‌ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸುತ್ತವೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ TFSI-BMP ಯ ಆಣ್ವಿಕ ಕ್ರಮವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ.ಜಲೀಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ನಿಧಾನವಾದ ಜಿಲೇಶನ್ ಮತ್ತು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ನೀರಿನ ಪದರ ಮತ್ತು ಅದರ ಮೇಲಿರುವ ಸಾವಯವ ಅಯಾನುಗಳ ಸಂಘಟಿತ ಪದರದ ಸಂಘಟಿತ ರಚನೆಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.ಮೊದಲ TFSI ಅಯಾನು ಪದರವು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಟೆಡ್ ಸಿಲಿಕಾದೊಂದಿಗೆ ಅದರ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಭಾಗವನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ, ಮೇಲಿರುವ BMP ಕ್ಯಾಶನ್ ಪದರವು ಮತ್ತೊಂದು TFSI ಅಯಾನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಬಯಸುತ್ತದೆ, ಆ ಮೂಲಕ ಬಹು BMP ತಮ್ಮ ಸರಿದೂಗದ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಒಂದು TFSI ಯೊಂದಿಗೆ ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು (ಬಹುಶಃ ಮೂರರಿಂದ ಒಂದರಂತೆ ILE ನಲ್ಲಿ IL ಮತ್ತು Li-TFSI ಅನುಪಾತ).Li-TFSI ಉಪ್ಪು ಅಣುಗಳು ಹತ್ತಿರದ ವಿಧಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, Li+ ಅಯಾನುಗಳು ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಈ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪದರದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ವೇಗದ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕೆ ಮುಕ್ತವಾಗಿರುತ್ತವೆ.ವರ್ಧಿತ ವಹನಕ್ಕಾಗಿ, ಈ ಉಚಿತ Li+ ಜಾತಿಗಳಿಗೆ ಚಲಿಸಲು ಕನಿಷ್ಠ ಒಂದು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವ ಪದರದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.ಈ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ, 0.5 ರ ಕಡಿಮೆ x ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-SCE ಯಾವುದೇ ವರ್ಧಿತ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ILE ಪರಿಮಾಣ/ಸಿಲಿಕಾ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಕೇವಲ ಒಂದು ಮುಚ್ಚಿದ ಏಕಪದರಕ್ಕೆ ಸಾಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಘನ-ರೀತಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ನೀರು ಅಥವಾ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಪದರವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲಿಯಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿಲ್ಲ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ನೇರ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಐಸ್ ನೀರು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ನಾವು ಹೊರಗಿಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮೇಲ್ಮೈ ನೀರಿನ ಹೊರ-ಪ್ರಸರಣವು ನಿಧಾನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪತ್ತೆಗೆ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರೀಯವಾಗಿ ಅತ್ಯಲ್ಪವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸಿದ್ದೇವೆ.ನೀರಿನ ಮಾಲಿನ್ಯವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೂ ಸಹ, ಯಾವಾಗಲೂ ಕಾಳಜಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಅರಿತುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ ಜೀವನ ಚಕ್ರ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು ಮಾತ್ರ ನೀರು ಸಾಕಷ್ಟು ಬಂಧಿತವಾಗಿದೆಯೇ ಎಂಬ ಬಗ್ಗೆ ಖಚಿತವಾದ ಉತ್ತರವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಅಥವಾ ಇನ್ನೂ ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರಚಾರವನ್ನು ನೀಡುವ ಇತರ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಪದರಗಳನ್ನು ಈಗ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು.ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, ಲಿ ಗುಂಪು ಈಗಾಗಲೇ ಗ್ಲೈಸಿಡಿಲೋಕ್ಸಿಪ್ರೊಪಿಲ್ ಪದರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪಿನಂತೆ ತೋರಿಸಿದೆ (18).ಐಸ್ ನೀರು ಸಿಲಿಕಾಕ್ಕೆ ಸ್ಥಳೀಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಇಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದಂತೆ ಅಯಾನು ವಹನ ಪ್ರಚಾರದ ಮೇಲೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.ಇದರ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ, ಮೆಸೊಫೇಸ್ ಪದರ ಮತ್ತು ಅದರ ದ್ವಿಧ್ರುವಿಯು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಹೊರಹೀರುವ ಸಾವಯವ ಅಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಎರಡರಿಂದಲೂ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದು.ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ, ವಿಭಿನ್ನ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವಗಳಿಗೆ ಅಯಾನು ವಹನ ಪ್ರಚಾರದಲ್ಲಿ ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದ್ದೇವೆ.ಇದಲ್ಲದೆ, ತೋರಿಸಲಾದ ತತ್ವವು ಅಯಾನು ವಹನದ ಕಡೆಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಸೋಡಿಯಂ, ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್, ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಅಥವಾ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ವಿವಿಧ ಅಯಾನು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು.ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ಇಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ವಹನದೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಬದಲಾಗಿ ಒಂದು ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಅಯಾನು ವಹನ, ಸಾರಿಗೆ ಸಂಖ್ಯೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಂಡೋ, ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸೆಲ್ ಪೀಳಿಗೆಗೆ ವೆಚ್ಚದ ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಮತ್ತಷ್ಟು (ನ್ಯಾನೋ) ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮಾಡಬಹುದು. .

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಅನ್ನು ಸೋಲ್-ಜೆಲ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಲಿಥಿಯಂ ಬಿಸ್ (ಟ್ರಿಫ್ಲೋರೋಮೆಥೈಲ್ಸಲ್ಫೋನಿಲ್) ಇಮೈಡ್ ಲಿ-ಟಿಎಫ್ಎಸ್ಐ;ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್;99.95%), 0.5 ಮಿಲಿ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ H2O, 0.5 ml TEOS (ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್; 99.0%), 1-ಬ್ಯುಟೈಲ್-1-ಮೀಥೈಲ್‌ಪಿರೋಲಿಡಿನಿಯಮ್ ಬಿಸ್(ಟ್ರಿಫ್ಲೋರೋಮೆಥೈಲ್ಸಲ್ಫೋನಿಲ್)ಇಮೈಡ್ (BMP-TFSI; ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್), ಮತ್ತು 981.5%; ಮಿಲಿ ಪಿಜಿಎಂಇ ಅನ್ನು ಗಾಜಿನ ಬಾಟಲಿಯಲ್ಲಿ ಬೆರೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಮಿಶ್ರಣದಲ್ಲಿ [BMP][TFSI] ಮತ್ತು TEOS ನಡುವಿನ ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತ, x 0.25 ಮತ್ತು 2 ರ ನಡುವೆ ಬದಲಾಗಿದೆ. Li[TFSI] ಮತ್ತು [BMP][TFSI] ನ ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು 0.33:1 ಗೆ ನಿಗದಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.Li[TFSI] ಮತ್ತು [BMP][TFSI] ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಈ ಅನುಪಾತಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, x = 1 ಆಗಿರುವಾಗ, ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾದ [BMP][TFSI] ಮತ್ತು Li[TFSI] ಕ್ರಮವಾಗಿ 0.97 ಮತ್ತು 0.22 ಗ್ರಾಂ.ಮೊನೊಫಾಸಿಕ್ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು 1 ನಿಮಿಷ ಅಲ್ಲಾಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಈ ದ್ರಾವಣಗಳನ್ನು ನಂತರ 25 ° C ಮತ್ತು 50% ನಲ್ಲಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು RH% ಹೊಂದಿಸಲಾದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಆರ್ದ್ರತೆ-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ (SH-641, ESPEC ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್) ಜೆಲ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸ್ಫೂರ್ತಿದಾಯಕವಿಲ್ಲದೆ ಮುಚ್ಚಿದ ಬಾಟಲುಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗಿದೆ.x ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಮಿಶ್ರಣಗಳು ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಜೆಲ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸರಾಸರಿ 5 ರಿಂದ 9 ದಿನಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡವು.ಜಿಲೇಶನ್ ನಂತರ, 2.4- ರಿಂದ 7.4-ml ಜೆಲ್ ಹೊಂದಿರುವ ಬಾಟಲುಗಳನ್ನು ಮೊದಲು 40 ° C ನಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ (80 kPa) ನಾಲ್ಕು ಪೂರ್ಣ ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ 25 ° C ನಲ್ಲಿ 72 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ನಿರ್ವಾತ ಒಲೆಯಲ್ಲಿ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಲಾಯಿತು.ಉಳಿದ ತೇವಾಂಶವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದಾಗ, ನಿರ್ವಾತವು ಸುಮಾರು 50 Pa ನ ಆರಂಭಿಕ ಒತ್ತಡದಿಂದ 1 ದಿನದ ನಂತರ 5 Pa ನ ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು.ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರು ಮತ್ತು PGME ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಬೇಕಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ SCE ಗುಳಿಗೆಗಳು ಮೂಲ ಜೆಲ್ ಪರಿಮಾಣದ 20% (x = 0.5) ನಿಂದ ~50% (x = 2) ಕ್ಕೆ ಕುಗ್ಗಿದವು.ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಜೆಲ್‌ಗಳ ತೂಕವನ್ನು ಸೆಮಿಮೈಕ್ರೊ ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (SM 1245Di-C, VWR).

TGA ಅನ್ನು ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ Q5000 IR (TA ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್, ನ್ಯೂ ಕ್ಯಾಸಲ್, DE, USA) ನಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು.ಮಾಪನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಮಾದರಿಗಳನ್ನು 2 ° C / ನಿಮಿಷದ ತಾಪನ ದರದಲ್ಲಿ 700 ° C ಗೆ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.ಪ್ರಸರಣ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ 4000 ರಿಂದ 400 cm−1 ವರೆಗಿನ ತರಂಗ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಬ್ರೂಕರ್ ವರ್ಟೆಕ್ಸ್ 70 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು FTIR ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಮೈಕ್ರೋಮೆರಿಟಿಕ್ಸ್ AccuPyc II 1340 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅವರು ಪೈಕ್ನೋಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಮಾಡಿದರು.

ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಅಳೆಯಲು, ಆರ್-ತುಂಬಿದ ಗ್ಲೋವ್ ಬಾಕ್ಸ್ (0.1-ppm H2O ಮತ್ತು 0.1-ppm O2) ಒಳಗೆ ತಾಯಿಯ ಬಾಟಲಿಯಿಂದ SCE ಯ ಸಣ್ಣ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ.ಸರಿಸುಮಾರು 23 μl SCE ಅನ್ನು ಪಾಲಿಟೆಟ್ರಾಫ್ಲೋರೋಎಥಿಲೀನ್ (PTFE) ರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ 4.34-ಮಿಮೀ ಒಳಗಿನ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು 1.57-ಮಿಮೀ ಎತ್ತರದೊಂದಿಗೆ ತುಂಬಿಸಿ, ಒಂದು ಗುಳಿಗೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.ರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿನ ಪೆಲೆಟ್ ಅನ್ನು ಎರಡು ಸ್ಟೇನ್‌ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್ (SS) ಡಿಸ್ಕ್‌ಗಳ ನಡುವೆ (0.2 mm ದಪ್ಪ; MTI) ಸ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು.1 MHz ನಿಂದ 1 Hz ವರೆಗಿನ ಆವರ್ತನ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ 5 mV ಯ AC ವೈಶಾಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ PGSTAT302 (Metrohm) ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯನ್ನು (σi) ನೈಕ್ವಿಸ್ಟ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ನೈಜ ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ಪ್ರತಿಬಂಧದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ವಾಹಕತೆಯ ಮಾಪನದ ನಂತರ, ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಪೆಲೆಟ್ ಅನ್ನು ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಒಣಗಿಸಲು ಅನುಮತಿಸಲಾಗಿದೆ.ತಾಪಮಾನ ಅವಲಂಬನೆ ಮಾಪನಕ್ಕಾಗಿ, SS/SCE/SS ಸ್ಟಾಕ್‌ಗಳನ್ನು ನಾಣ್ಯ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಮುಚ್ಚಲಾಗಿದೆ.ಸೀಲಿಂಗ್ ನಂತರ, ವಾಹಕತೆಯು ಹಲವಾರು ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಅಂಜೂರದ S3 ನೋಡಿ).H2O/ಎಥಿಲೀನ್ ಗ್ಲೈಕಾಲ್ ಅನ್ನು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಥರ್ಮಲ್ ಬಾತ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಥರ್ಮಲ್ ಜಾಕೆಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ನಾಣ್ಯ ಕೋಶದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಕೋಶಗಳನ್ನು ಮೊದಲು ಸುಮಾರು −15 ° C ಗೆ ತಂಪಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಹಂತ-ಹಂತವಾಗಿ 60 ° C ಗೆ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಪ್ರತಿ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಪೆಲೆಟ್‌ನಿಂದ, ಸರಿಸುಮಾರು 23 μl ಅನ್ನು ರಿಂಗ್‌ಗೆ (4.34-ಮಿಮೀ ಒಳ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು 1.57-ಮಿಮೀ ಎತ್ತರ) ವಿದ್ಯುತ್ ಮಾಪನಕ್ಕಾಗಿ ನೇರವಾಗಿ N2-ತುಂಬಿದ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯೊಳಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಆರ್ದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ತರಲಾಯಿತು.SCE ಜೊತೆಗಿನ ಉಂಗುರವನ್ನು ನಂತರ ಎರಡು SS ಡಿಸ್ಕ್‌ಗಳ (0.2 mm ದಪ್ಪ; MTI) ನಡುವೆ ಸ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಾಪನಗಳನ್ನು PGSTAT302 (Metrohm) ಅನ್ನು 5 mV ಯ AC ವೈಶಾಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು 1 MHz ನಿಂದ 1 Hz ವರೆಗಿನ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ Nova ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಮೂಲಕ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವವರೆಗೆ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿ RH% ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ 48 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ನೀಡಲಾದ RH% ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ (σi) ಸ್ಥಿರವಾದ ಅಯಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನೈಕ್ವಿಸ್ಟ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ನೈಜ ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ಪ್ರತಿಬಂಧದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಎಲ್ಲಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಮಾಪನಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಮಾದರಿಯ ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ಆರ್ಗಾನ್ ತುಂಬಿದ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ (ಪ್ಯೂರ್‌ಲ್ಯಾಬ್, PL-HE-4GB-1800; <1-ppm O2 ಮತ್ತು H2O ಮಟ್ಟಗಳು) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗಾಗಿ ಮೀಸಲಿಡಲಾಗಿದೆ.

Li[BMP][TFSI] ILE ಜೊತೆಗೆ ಮತ್ತು ಇಲ್ಲದೆಯೇ ಪೆಲೆಟ್‌ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು 1.5 ರಿಂದ 2.0 kV ನಲ್ಲಿ ಥರ್ಮೋ ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ಅಪ್ರಿಯೊ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು SEM ನೊಂದಿಗೆ ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆ ಮೂಲಕ T1 ಮತ್ತು T2 ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಡ್ಯುಯಲ್-ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಮೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಲೈವ್-ಇಮೇಜ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಗಳು, ಮತ್ತು ತೋರಿಸಿರುವ SEM ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ರೆಕಾರ್ಡ್ ಮಾಡಲು T2 ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ;ಮಾದರಿಯನ್ನು ಇಂಗಾಲದ ವಾಹಕ ಟೇಪ್ನಲ್ಲಿ ಸರಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.300 kV ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ Tecnai ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು TEM ಅನ್ನು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

ILE ಅನ್ನು SCE ಪೆಲೆಟ್‌ನಿಂದ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗಿದೆ.Li[BMP][TFSI] ILE ಅನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲು SCE ಅನ್ನು 12 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಅಸಿಟೋನ್‌ನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಒಂದು ಆಯ್ಕೆಯನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಈ ಜಾಲಾಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಮೂರು ಬಾರಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.SCE ಅನ್ನು ಎಥೆನಾಲ್‌ನಲ್ಲಿ ನೆನೆಸುವ ಮೂಲಕ ಇನ್ನೊಂದು ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿದೆ.ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ದ್ರವ CO2 ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಡ್ರೈಯರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಎಥೆನಾಲ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗಿದೆ.

ಸೂಪರ್‌ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಡ್ರೈಯಿಂಗ್‌ಗಾಗಿ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಪರಿಕರಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ, ಆಟೋಮೆಗಾಸಂದ್ರಿ-916B, ಟೌಸಿಮಿಸ್ (ವಿಧಾನ 1) ಮತ್ತು JASCO ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್‌ನಿಂದ ಕಸ್ಟಮ್-ನಿರ್ಮಿತ ಸಾಧನ (ವಿಧಾನ 2).ಮೊದಲ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ, ಒಣಗಿಸುವ ಅನುಕ್ರಮವು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ 8 ° C ಗೆ ಇಳಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು.ತರುವಾಯ, CO2 ಅನ್ನು ಚೇಂಬರ್ ಮೂಲಕ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲಾಯಿತು, ಒತ್ತಡವನ್ನು 5.5 MPa ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಯಿತು.ಮುಂದಿನ ಹಂತದಲ್ಲಿ, CO2 ಅನ್ನು 41 ° C ಗೆ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಒತ್ತಡವನ್ನು 10 MPa ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿ ಮತ್ತು 5 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಹಾಗೆಯೇ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ತೀರ್ಮಾನಕ್ಕೆ, ರಕ್ತಸ್ರಾವದ ಹಂತದಲ್ಲಿ, 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಕಸ್ಟಮ್ ಬಿಲ್ಟ್ ಟೂಲ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ, ಇದೇ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಅನುಸರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸಮಯ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡಗಳು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ.ಶುದ್ಧೀಕರಣದ ಹಂತದ ನಂತರ, ಒತ್ತಡವನ್ನು 70 ° C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ 12 MPa ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು 5 ರಿಂದ 6 ಗಂಟೆಗಳವರೆಗೆ ಉಳಿಯಿತು.ತರುವಾಯ, 10, 60, ಮತ್ತು 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ 12 ರಿಂದ 7 MPa, 7 ರಿಂದ 3 MPa ಮತ್ತು 3 ರಿಂದ 0 MPa ವರೆಗಿನ ಮಧ್ಯಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು.

ಮೈಕ್ರೋಮೆರಿಟಿಕ್ಸ್ 3Flex ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಲಕ್ಷಣ ವಿಶ್ಲೇಷಕವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು T = 77 K ನಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಐಸೋಥರ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ಪಡೆದ ಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ನಂತರ 0.1-mbar ನಿರ್ವಾತದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 100 ° C ನಲ್ಲಿ 8 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಹೊರಹಾಕಲಾಯಿತು.ಸೂಪರ್‌ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಡ್ರೈಯಿಂಗ್‌ನಿಂದ ಪಡೆದ ಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು 0.1-mbar ನಿರ್ವಾತದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 120 ° C ನಲ್ಲಿ 18 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಹೊರಹಾಕಲಾಯಿತು.ನಂತರ, ಮೈಕ್ರೋಮೆರಿಟಿಕ್ಸ್ ಟ್ರೈಸ್ಟಾರ್ 3000 ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ಅನಿಲ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ವಿಶ್ಲೇಷಕವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು T = 77 K ನಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಐಸೋಥರ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಯಿತು.

PFG-NMR ಮಾಪನಗಳನ್ನು JEOL JNM-ECX400 ಬಳಸಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು.ಪ್ರಸರಣ ಮಾಪನಗಳಿಗಾಗಿ ಪ್ರಚೋದಿತ ಪ್ರತಿಧ್ವನಿ ಪಲ್ಸ್ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಿಸಿದ ಪ್ರತಿಧ್ವನಿ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಶನ್, E, ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ (38)E=exp(-γ2g2δ2D(Δ−δ/3))(1)ಇಲ್ಲಿ g ಎಂಬುದು ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಪಲ್ಸ್‌ನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ, δ ಎಂಬುದು ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್‌ನ ಅವಧಿಯಾಗಿದೆ. ನಾಡಿ, ∆ ಎಂಬುದು ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಚುಗಳ ನಡುವಿನ ಮಧ್ಯಂತರವಾಗಿದೆ, γ ಎಂಬುದು ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೋಜಿರಿಕ್ ಅನುಪಾತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು D ಅಣುಗಳ ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವಾಗಿದೆ.ಸ್ವಯಂ-ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕಗಳನ್ನು Eq ನೊಂದಿಗೆ ∆ ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆದ ಪ್ರತಿಧ್ವನಿ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ.1. ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನಿನ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು 7Li ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಎಲ್ಲಾ ಅಳತೆಗಳನ್ನು 30 ° C ನಲ್ಲಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಸೆಟಪ್ ಆರ್ಗಾನ್ ಅಯಾನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು 458-nm ಲೇಸರ್ ಎಕ್ಸೈಟೇಶನ್ ಲೈಟ್‌ಗೆ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಒಂದು ಮನೆಯಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿದ್ದು, ಅದನ್ನು ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಒಲಿಂಪಸ್ IX71 ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್‌ಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಕ್-ಚೆದುರಿದ ಬೆಳಕನ್ನು ಟ್ರೈವಿಸ್ಟಾ ಟ್ರಿಪಲ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ ಸೆಟಪ್ (ಪ್ರಿನ್ಸ್‌ಟನ್ ಇನ್‌ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್) ಮೂಲಕ ರವಾನಿಸಲಾಯಿತು. ), ಲಿಕ್ವಿಡ್ ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಕೂಲ್ಡ್ ಚಾರ್ಜ್-ಕಪಲ್ಡ್ ಡಿವೈಸ್ ಕ್ಯಾಮೆರಾವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲಾದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳನ್ನು ಚದುರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಯಿತು.ಈ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ, ಲೇಸರ್ ತಾಪನವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಲೇಸರ್ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು (<100 W·cm−2).

DFT ಗ್ರೌಂಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಜ್ಯಾಮಿತಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ಆವರ್ತನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಜನಪ್ರಿಯ B3LYP ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಫಂಕ್ಷನಲ್ ಮತ್ತು 6-311++G** ಆಧಾರದ ಸೆಟ್ ಅನ್ನು ಗ್ರಿಮ್ಮೆ ಅವರ ಪರಮಾಣು-ಜೋಡಿಯಾಗಿ ಪ್ರಸರಣ ತಿದ್ದುಪಡಿಯೊಂದಿಗೆ (39) ಬೆಕೆ-ಜಾನ್ಸನ್ ಡ್ಯಾಂಪಿಂಗ್ ಸ್ಕೀಮ್ (D3BJ) ನೊಂದಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ORCA 3.0.3 (40) ನಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿದೆ.ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು ORCA ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅನುಕರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ORCA-ಬೆಂಬಲಿತ ಅಪ್‌ಡೇಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ Avogadro ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಪ್ಯಾಕೇಜ್ (41) ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಆಣ್ವಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ದೃಶ್ಯೀಕರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಎಲ್ಲಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಮಾಪನಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಮಾದರಿಯ ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ಆರ್ಗಾನ್ ತುಂಬಿದ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ (ಪ್ಯೂರ್‌ಲ್ಯಾಬ್, PL-HE-4GB-1800; <1-ppm O2 ಮತ್ತು H2O ಮಟ್ಟಗಳು) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗಾಗಿ ಮೀಸಲಿಡಲಾಗಿದೆ.SCE ಪೆಲೆಟ್ ಅನ್ನು ಲಿ ರಿಬ್ಬನ್‌ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಯಿತು (ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್; 99.9%) ತಾಮ್ರದ ತಟ್ಟೆಯ ಮೇಲೆ ಕೌಂಟರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಬೆಂಬಲಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಪಂಚ್ ಔಟ್ ಲಿ ಡಿಸ್ಕ್‌ಗಳನ್ನು (5-ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸ) SCE ಪೆಲೆಟ್‌ನ ಮೇಲೆ ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕಾಗಿ ಮತ್ತು ಕೆಲಸಕ್ಕಾಗಿ ಇರಿಸಲಾಯಿತು. ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು.ಸೆಟಪ್ ಅನ್ನು ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.S7.ಲಿಥಿಯಂ ಉಲ್ಲೇಖ ಮತ್ತು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಲು ಚಿನ್ನದ ಪಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.ನೋವಾ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಮೂಲಕ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುವ PGSTAT302 (Metrohm) ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಾಮೆಟ್ರಿ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಾಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು 20 mV/s ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ದರದೊಂದಿಗೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಾಪನಗಳನ್ನು 5 mV ನ AC ವೈಶಾಲ್ಯ ಮತ್ತು 1 MHz ನಿಂದ 0.1 Hz ವರೆಗಿನ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

40-nm ಅನಾಟೇಸ್ TiO2 ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅನ್ನು 300-ಎಂಎಂ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಪದರ ಠೇವಣಿ (ಎಎಲ್‌ಡಿ) ಮೂಲಕ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು, ಜೊತೆಗೆ 40-ಎನ್‌ಎಂ ಟಿಎನ್ ಅಂಡರ್‌ಲೇಯರ್ ಅನ್ನು ಎಎಲ್‌ಡಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಿದೆ.ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ TiO2 ರಾಸಾಯನಿಕ ಅವನತಿ ಅಥವಾ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡದಿಂದ (ಗಮನಾರ್ಹ ಪರಿಮಾಣ ಬದಲಾವಣೆಯಿಲ್ಲ) ಬಳಲುತ್ತಿರುವ ಕಾರಣ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಮೂಲಕ Li-ion ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಪರೀಕ್ಷಾ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿದೆ.Li/SCE/TiO2 ಕೋಶವನ್ನು ಅಳೆಯಲು, ILE-SCEಗಳನ್ನು PTFE ರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ 4.3 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು 0.15 ಸೆಂ.ಮೀ ದಪ್ಪದಿಂದ ತುಂಬಿಸಲಾಗಿದೆ;ನಂತರ, ಉಂಗುರವನ್ನು ಲಿ ಫಾಯಿಲ್ ಮತ್ತು TiO2 ಫಿಲ್ಮ್ ನಡುವೆ ಸ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು.

ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ/ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅರ್ಧ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳು, ಎಲ್‌ಎಂಒ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ, ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು.ಒಟ್ಟು 150 μl x = 1.5 ದ್ರಾವಣ, 2 ದಿನಗಳ ಕಾಲ ವಯಸ್ಸಾದ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಅಳವಡಿಸಲಾದ ಗಾಜಿನ ರಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ (ವ್ಯಾಸ, 1.3 ಮಿಮೀ) ಡ್ರಾಪ್-ಕಾಸ್ಟ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ನಂತರ ರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪ್ಯಾರಾಫಿಲ್ಮ್ನೊಂದಿಗೆ ಮುಚ್ಚಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಅಂತಹ ಮೊಹರು ಕಂಟೇನರ್ನಲ್ಲಿ 4 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಜೆಲ್ಗೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ರೂಪುಗೊಂಡ ಜೆಲ್/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸ್ಟಾಕ್ ಅನ್ನು ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯ ದಪ್ಪವನ್ನು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್ ಬಳಸಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು 300 μm ಆಗಿತ್ತು.ಕೊನೆಯದಾಗಿ, ಒಂದು ಲಿಥಿಯಂ ಫಾಯಿಲ್ (1.75 ಮಿಮೀ ದಪ್ಪ, 99.9%; ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್) ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸ್ಟಾಕ್‌ನಲ್ಲಿ ಆನೋಡ್‌ನಂತೆ ಒತ್ತಲಾಯಿತು.100-nm LiMn2O4 (LMO) ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅನ್ನು 80-nm Pt (DC sputtering)/10-nm TiN (ALD) ಅಂಡರ್‌ಲೇಯರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಲೇಪಿತವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ Ar ಹರಿವಿನ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೊ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಸ್ಪಟ್ಟರಿಂಗ್‌ನಿಂದ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಈ ಸ್ಟಾಕ್ ಅನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ 800 ° C ನಲ್ಲಿ 20 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಅನೆಲ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

LiFePO4 (LFP) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಬ್ಲೇಡ್ ಲೇಪನದಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ಮತ್ತು LFP (2 ರಿಂದ 3 μm) ಅನ್ನು ಕಾರ್ಬಾಕ್ಸಿಮಿಥೈಲ್ ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ (CMC) ಹೊಂದಿರುವ ಜಲೀಯ ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ ಗ್ರಹಗಳ ಮಿಕ್ಸರ್ ಬಳಸಿ ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು.ನಂತರ, ಏಕರೂಪದ ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ನಿರ್ವಾತ ಮಿಕ್ಸರ್‌ನಲ್ಲಿ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರು ಮತ್ತು ಫ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ ಅಕ್ರಿಲಿಕ್ ಲ್ಯಾಟೆಕ್ಸ್ (JSR, TRD202A) ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಲೇಪನಕ್ಕಾಗಿ ಸ್ಲರಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಯಿತು.ಬ್ಲೇಡ್ ಕೋಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ ಸ್ಲರಿಯನ್ನು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಫಾಯಿಲ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಬಿತ್ತರಿಸಲಾಯಿತು.ಈ ಲೇಪಿತ ಆರ್ದ್ರ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ 70 ° C ನಲ್ಲಿ ನಿಶ್ಚಲವಾದ ಗಾಳಿಯೊಂದಿಗೆ ವಾತಾವರಣದ ಒಲೆಯಲ್ಲಿ ಪೂರ್ವಭಾವಿಯಾಗಿ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಾತ ಒಲೆಯಲ್ಲಿ 4 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 140 ° C ನಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಒಣಗಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು 91 wt % LiFePO4, 3 wt % ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು, 2 wt % CMC, ಮತ್ತು 4 wt % TRD202A ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ.ಫಿಲ್ಮ್ ದಪ್ಪವು 30 μm ಆಗಿದೆ (ಮೈಕ್ರೊಮೀಟರ್ ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಬಳಸಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ).

Li4Ti5O12 (LTO) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ತಾಮ್ರದ ಹಾಳೆಗಳ ಮೇಲೆ ಅದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಒಣಗಿದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯು 85 wt % Li4Ti5O12, 5 wt % ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು, 5 wt % CMC, ಮತ್ತು 5 wt % ಫ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ ಅಕ್ರಿಲಿಕ್ ಲ್ಯಾಟೆಕ್ಸ್ (TRD2001A).ಚಿತ್ರದ ದಪ್ಪವು 40 μm ಆಗಿದೆ.

SCE ಯ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಕಣ-ಆಧಾರಿತ LFP ಮತ್ತು LTO ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಡ್ರಾಪ್-ಕಾಸ್ಟ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, 100 μl x = 1.5 ದ್ರಾವಣ, 2 ದಿನಗಳವರೆಗೆ ವಯಸ್ಸಾದ, 15 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಡ್ರಾಪ್-ಕಾಸ್ಟ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ನಾಣ್ಯ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (#2032, MTI).ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲು ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಓವನ್‌ನಲ್ಲಿ (<5 × 10−2 mbar) 72 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 25 ° C ನಲ್ಲಿ ಇಂಪ್ರೆಗ್ನೆಟೆಡ್ SCE ಅನ್ನು ಜೆಲ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ನ್ಯಾನೊ-SCE ದಪ್ಪವು 380 μm ಆಗಿತ್ತು.ಕೊನೆಯದಾಗಿ, ಆನೋಡ್‌ನಂತೆ SCE/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಲಿಥಿಯಂ ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು ಒತ್ತಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಾಣ್ಯ ಕೋಶವನ್ನು ಮುಚ್ಚಲಾಯಿತು.ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ Solartron 1470E ಪೊಟೆನ್ಟಿಯೋಸ್ಟಾಟ್ ಬಳಸಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು.

ಈ ಲೇಖನಕ್ಕೆ ಪೂರಕ ವಸ್ತು http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/2/eaav3400/DC1 ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ

ಕೋಷ್ಟಕ S1.ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ಮೋಲಾರ್ ಭಾಗವನ್ನು ಸಿಲಿಕಾಕ್ಕೆ (x ಮೌಲ್ಯ) ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದಕ್ಕಾಗಿ ನ್ಯಾನೊ-ಎಸ್‌ಸಿಇಯಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು N2 ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ/ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಅಥವಾ BET ಮಾಪನಗಳು ಮತ್ತು TEM ವೀಕ್ಷಣೆಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಇದು ಕ್ರಿಯೇಟಿವ್ ಕಾಮನ್ಸ್ ಅಟ್ರಿಬ್ಯೂಷನ್-ವಾಣಿಜ್ಯೇತರ ಪರವಾನಗಿಯ ನಿಯಮಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಲಾದ ಮುಕ್ತ-ಪ್ರವೇಶದ ಲೇಖನವಾಗಿದೆ, ಇದು ಯಾವುದೇ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಬಳಕೆ, ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಪುನರುತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಫಲಿತಾಂಶದ ಬಳಕೆಯು ವಾಣಿಜ್ಯ ಪ್ರಯೋಜನಕ್ಕಾಗಿ ಅಲ್ಲ ಮತ್ತು ಮೂಲ ಕೃತಿಯನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಒದಗಿಸಿದರೆ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಗಮನಿಸಿ: ನಾವು ನಿಮ್ಮ ಇಮೇಲ್ ವಿಳಾಸವನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿನಂತಿಸುತ್ತೇವೆ ಇದರಿಂದ ನೀವು ಪುಟವನ್ನು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತಿರುವ ವ್ಯಕ್ತಿಗೆ ನೀವು ಅದನ್ನು ನೋಡಲು ಬಯಸುತ್ತೀರಿ ಮತ್ತು ಅದು ಜಂಕ್ ಮೇಲ್ ಅಲ್ಲ ಎಂದು ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ.ನಾವು ಯಾವುದೇ ಇಮೇಲ್ ವಿಳಾಸವನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವುದಿಲ್ಲ.

ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಯು ನೀವು ಮಾನವ ಸಂದರ್ಶಕರೇ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲವೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ಸ್ಪ್ಯಾಮ್ ಸಲ್ಲಿಕೆಗಳನ್ನು ತಡೆಯಲು.

Xubin Chen, Brecht Put, Akihiko Sagara, Knut Gandrud, Mitsuhiro Murata, Julian A. Steele, Hiroki Yabe, Thomas Hantschel, Maarten Roeffaers, Morio Tomiyama, Hidekazu Arase, Yukihiro Kaneko, Mikinari Shimada, P Mackilipen M.

Xubin Chen, Brecht Put, Akihiko Sagara, Knut Gandrud, Mitsuhiro Murata, Julian A. Steele, Hiroki Yabe, Thomas Hantschel, Maarten Roeffaers, Morio Tomiyama, Hidekazu Arase, Yukihiro Kaneko, Mikinari Shimada, P Mackilipen M.

© 2020 ಅಮೇರಿಕನ್ ಅಸೋಸಿಯೇಷನ್ ​​ಫಾರ್ ದಿ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್‌ಮೆಂಟ್ ಆಫ್ ಸೈನ್ಸ್.ಎಲ್ಲ ಹಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಕಾಯ್ದಿರಿಸಲಾಗಿದೆ.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ಮತ್ತು COUNTER ನ ಪಾಲುದಾರ. ಸೈನ್ಸ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ ISSN 2375-2548.