يُستخدم مصطلح الطور البيني للإلكتروليت الصلب (SEI) على نطاق واسع لوصف الطور الجديد المتشكل بين الأنود والإلكتروليت في البطاريات العاملة. تُعيق ترسب الليثيوم الشجيري المُوجّه بـ SEI غير المُنتظم بطاريات الليثيوم المعدنية عالية الكثافة الطاقية بشدة. على الرغم من مزاياه الفريدة في تحسين انتظام ترسب الليثيوم، إلا أن تأثير SEI المُشتق من الأنيونات ليس مثاليًا في التطبيقات العملية. اقترح فريق تشانغ تشيانغ البحثي من جامعة تسينغهوا مؤخرًا استخدام مستقبلات الأنيونات لتعديل بنية الإلكتروليت لبناء SEI مستقر مُشتق من الأنيونات. يتفاعل مُستقبل أنيون ثلاثي (خماسي فلورو فينيل) بوران (TPFPB) مع ذرات البورون ناقصة الإلكترونات مع أنيون ثنائي (فلوروسلفونيميد) (FSI-) لتقليل استقرار اختزال FSI-. بالإضافة إلى ذلك، بوجود TFPPB، يتغير نوع تجمعات أيونات FSI- في الإلكتروليت، ويتفاعل FSI- مع المزيد من Li+. وبالتالي، يُعزز تحلل FSI- لإنتاج Li2S، ويتحسن استقرار SEI المشتق من الأنيون.
يتكون SEI من نواتج التحلل الاختزالي للإلكتروليت. يتم التحكم في تركيب وبنية SEI بشكل أساسي من خلال بنية الإلكتروليت، أي التفاعل المجهري بين المذيب والأنيون وLi+. يتغير تركيب الإلكتروليت ليس فقط بنوع المذيب وملح الليثيوم، ولكن أيضًا بتركيز الملح. في السنوات الأخيرة، أظهر الإلكتروليت عالي التركيز (HCE) والإلكتروليت عالي التركيز الموضعي (LHCE) مزايا فريدة في تثبيت أنودات معدن الليثيوم من خلال تكوين SEI مستقر. النسبة المولية للمذيب إلى ملح الليثيوم منخفضة (أقل من 2) ويتم إدخال الأنيونات في غمد الإذابة الأول لـ Li+، مما يشكل أزواج أيونات التلامس (CIP) والتجمع (AGG) في HCE أو LHCE. يتم تنظيم تركيب SEI لاحقًا بواسطة الأنيونات في HCE وLHCE، والذي يسمى SEI المشتق من الأنيون. على الرغم من أدائها المتميز في تثبيت أنودات معدن الليثيوم، إلا أن مُثبِّطات الترابط الكهربائي المشتقة من الأنيونات الحالية غير كافية لمواجهة تحديات الظروف العملية. لذلك، من الضروري تحسين استقرارها وتجانسها بشكل أكبر للتغلب على التحديات في الظروف الفعلية.
الأنيونات على شكل CIP وAGG هي السلائف الرئيسية لـ SEI المشتق من الأنيونات. بشكل عام، يتم تنظيم بنية إلكتروليت الأنيونات بشكل غير مباشر بواسطة Li+، لأن الشحنة الموجبة لجزيئات المذيب والمخفف ضعيفة التوطين ولا يمكنها التفاعل المباشر مع الأنيونات. لذلك، يُتوقع بشدة تطوير استراتيجيات جديدة لتنظيم بنية الإلكتروليتات الأنيونية من خلال التفاعل المباشر مع الأنيونات.
وقت النشر: ٢٢ نوفمبر ٢٠٢١