La interfase electrolítica sòlida (SEI) s'utilitza àmpliament per descriure la nova fase formada entre l'ànode i l'electròlit en bateries en funcionament. Les bateries metàl·liques de liti (Li) d'alta densitat d'energia es veuen greument obstaculitzades per la deposició dendrítica de liti guiada per SEI no uniforme. Tot i que té avantatges únics en la millora de la uniformitat de la deposició de liti, en aplicacions pràctiques, l'efecte del SEI derivat d'anions no és ideal. Recentment, el grup de recerca de Zhang Qiang de la Universitat de Tsinghua va proposar utilitzar receptors d'anions per ajustar l'estructura de l'electròlit per construir un SEI derivat d'anions estable. El receptor d'anions tris(pentafluorofenil)borà (TPFPB) amb àtoms de bor deficients en electrons interactua amb l'anió bis(fluorosulfonimida) (FSI-) per reduir l'estabilitat de reducció de FSI-. A més, en presència de TFPPB, el tipus de clústers d'ions (AGG) de FSI- a l'electròlit ha canviat i FSI- interactua amb més Li+. Per tant, es promou la descomposició de FSI- per produir Li2S i es millora l'estabilitat del SEI derivat d'anions.
El SEI es compon dels productes de descomposició reductiva de l'electròlit. La composició i l'estructura del SEI es controlen principalment per l'estructura de l'electròlit, és a dir, la interacció microscòpica entre el dissolvent, l'anió i el Li+. L'estructura de l'electròlit canvia no només amb el tipus de dissolvent i la sal de liti, sinó també amb la concentració de la sal. En els darrers anys, l'electròlit d'alta concentració (HCE) i l'electròlit d'alta concentració localitzat (LHCE) han demostrat avantatges únics en l'estabilització d'ànodes de liti metàl·lic formant un SEI estable. La relació molar entre el dissolvent i la sal de liti és baixa (inferior a 2) i els anions s'introdueixen a la primera beina de solvatació de Li+, formant parells d'ions de contacte (CIP) i agregació (AGG) en HCE o LHCE. La composició del SEI es regula posteriorment per anions en HCE i LHCE, que s'anomena SEI derivat d'anions. Malgrat el seu atractiu rendiment en l'estabilització d'ànodes de liti metàl·lic, els SEI derivats d'anions actuals són insuficients per afrontar els reptes de les condicions pràctiques. Per tant, cal millorar encara més l'estabilitat i la uniformitat del SEI derivat d'anions per superar els reptes en condicions reals.
Els anions en forma de CIP i AGG són els principals precursors de la SEI derivada d'anions. En general, l'estructura electrolítica dels anions està regulada indirectament per Li+, ja que la càrrega positiva de les molècules de dissolvent i diluent està dèbilment localitzada i no pot interactuar directament amb els anions. Per tant, s'esperen noves estratègies per regular l'estructura dels electròlits aniònics mitjançant la interacció directa amb els anions.
Data de publicació: 22 de novembre de 2021