L'interphase d'électrolyte solide (SEI) est largement utilisée pour décrire la nouvelle phase formée entre l'anode et l'électrolyte dans les batteries en fonctionnement. Les batteries lithium métal (Li) à haute densité énergétique sont fortement gênées par le dépôt de lithium dendritique guidé par une SEI non uniforme. Bien que cette dernière présente des avantages uniques pour améliorer l'uniformité du dépôt de lithium, dans les applications pratiques, l'effet de la SEI dérivée d'anions n'est pas optimal. Récemment, l'équipe de recherche de Zhang Qiang, de l'Université Tsinghua, a proposé d'utiliser des récepteurs d'anions pour ajuster la structure de l'électrolyte afin de construire une SEI stable dérivée d'anions. Le récepteur d'anions tris(pentafluorophényl)borane (TPFPB), doté d'atomes de bore déficients en électrons, interagit avec l'anion bis(fluorosulfonimide) (FSI-) pour réduire la stabilité de la réduction de FSI-. De plus, en présence de TFPPB, le type d'agrégats d'ions (AGG) de FSI- dans l'électrolyte change, et FSI- interagit davantage avec Li+. Par conséquent, la décomposition du FSI- est favorisée pour produire du Li2S, et la stabilité du SEI dérivé de l'anion est améliorée.
Le SEI est composé des produits de décomposition réductrice de l'électrolyte. Sa composition et sa structure sont principalement contrôlées par la structure de l'électrolyte, c'est-à-dire par l'interaction microscopique entre le solvant, l'anion et le Li+. La structure de l'électrolyte varie non seulement avec le type de solvant et le sel de lithium, mais aussi avec la concentration de ce dernier. Ces dernières années, les électrolytes à haute concentration (HCE) et les électrolytes à haute concentration localisée (LHCE) ont montré des avantages uniques pour stabiliser les anodes de lithium métallique en formant un SEI stable. Le rapport molaire solvant/sel de lithium est faible (inférieur à 2) et les anions sont introduits dans la première gaine de solvatation du Li+, formant des paires d'ions de contact (CIP) et une agrégation (AGG) dans le HCE ou le LHCE. La composition du SEI est ensuite régulée par les anions dans le HCE et le LHCE, ce qui est appelé SEI dérivé d'anions. Malgré leurs performances intéressantes pour la stabilisation des anodes de lithium métal, les SEI dérivés d'anions actuels ne sont pas suffisants pour relever les défis des conditions pratiques. Il est donc nécessaire d'améliorer encore la stabilité et l'uniformité des SEI dérivés d'anions afin de relever les défis en conditions réelles.
Les anions sous forme de CIP et d'AGG sont les principaux précurseurs des SEI dérivés des anions. En général, la structure électrolytique des anions est régulée indirectement par le Li+, car la charge positive des molécules de solvant et de diluant est faiblement localisée et ne peut interagir directement avec les anions. Par conséquent, de nouvelles stratégies de régulation de la structure des électrolytes anioniques par interaction directe avec les anions sont très attendues.
Date de publication : 22 novembre 2021