Fast elektrolyt-interfase (SEI) bruges i vid udstrækning til at beskrive den nye fase, der dannes mellem anoden og elektrolytten i fungerende batterier. Lithiummetalbatterier (Li) med høj energitæthed hæmmes alvorligt af dendritisk litiumaflejring styret af ikke-ensartet SEI. Selvom det har unikke fordele ved at forbedre ensartetheden af litiumaflejringen, er effekten af anion-afledt SEI ikke ideel i praktiske anvendelser. For nylig foreslog Zhang Qiangs forskergruppe fra Tsinghua University at bruge anionreceptorer til at justere elektrolytstrukturen for at konstruere en stabil anion-afledt SEI. Tris(pentafluorophenyl)boran-anionreceptoren (TPFPB) med elektronfattige boratomer interagerer med bis(fluorsulfonimid)-anionen (FSI-) for at reducere reduktionsstabiliteten af FSI-. Derudover har typen af ion-klynger (AGG) af FSI- i elektrolytten ændret sig i nærvær af TFPPB, og FSI- interagerer med mere Li+. Derfor fremmes nedbrydningen af FSI- til produktion af Li2S, og stabiliteten af anionafledt SEI forbedres.
SEI er sammensat af reduktive nedbrydningsprodukter fra elektrolyt. SEI's sammensætning og struktur styres hovedsageligt af elektrolyttens struktur, dvs. den mikroskopiske interaktion mellem opløsningsmidlet, anionen og Li+. Elektrolyttens struktur ændrer sig ikke kun med typen af opløsningsmiddel og lithiumsalt, men også med saltets koncentration. I de senere år har højkoncentreret elektrolyt (HCE) og lokaliseret højkoncentreret elektrolyt (LHCE) vist unikke fordele ved stabilisering af lithiummetalanoder ved at danne en stabil SEI. Molforholdet mellem opløsningsmiddel og lithiumsalt er lavt (mindre end 2), og anioner introduceres i den første solvatiseringsskede af Li+, hvorved der dannes kontaktionpar (CIP) og aggregering (AGG) i HCE eller LHCE. SEI's sammensætning reguleres efterfølgende af anioner i HCE og LHCE, hvilket kaldes anionafledt SEI. På trods af dens attraktive ydeevne i stabilisering af lithiummetalanoder er nuværende anionafledte SEI'er utilstrækkelige til at imødekomme udfordringerne ved praktiske forhold. Derfor er det nødvendigt yderligere at forbedre stabiliteten og ensartetheden af anionafledt SEI for at overvinde udfordringerne under faktiske forhold.
Anioner i form af CIP og AGG er de vigtigste forstadier til anionafledt SEI. Generelt reguleres anioners elektrolytstruktur indirekte af Li+, fordi den positive ladning af opløsningsmiddel- og fortyndingsmiddelmolekyler er svagt lokaliseret og ikke kan interagere direkte med anioner. Derfor forventes der meget af nye strategier til regulering af strukturen af anioniske elektrolytter ved direkte interaktion med anioner.
Opslagstidspunkt: 22. november 2021