(લિથિયમ મેટલ એનોડ) નવા આયન-ઉત્પન્ન ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઇન્ટરફેસિયલ તબક્કો

સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ (SEI) નો ઉપયોગ કાર્યરત બેટરીઓમાં એનોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વચ્ચે રચાયેલા નવા તબક્કાનું વર્ણન કરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે. ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાવાળી લિથિયમ (Li) ધાતુની બેટરીઓ બિન-યુનિફોર્મ SEI દ્વારા સંચાલિત ડેંડ્રિટિક લિથિયમ ડિપોઝિશન દ્વારા ગંભીર રીતે અવરોધાય છે. લિથિયમ ડિપોઝિશનની એકરૂપતા સુધારવામાં તેના અનન્ય ફાયદા હોવા છતાં, વ્યવહારિક એપ્લિકેશનોમાં, આયન-ઉપયોગી SEI ની અસર આદર્શ નથી. તાજેતરમાં, સિંઘુઆ યુનિવર્સિટીના ઝાંગ કિઆંગના સંશોધન જૂથે સ્થિર આયન-ઉપયોગી SEI બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ માળખાને સમાયોજિત કરવા માટે આયન રીસેપ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો. ઇલેક્ટ્રોન-ખામીવાળા બોરોન અણુઓ સાથે ટ્રિસ (પેન્ટાફ્લોરોસલ્ફોનાઇમાઇડ) આયન (FSI-) સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે જેથી FSI- ની ઘટાડો સ્થિરતા ઓછી થાય. વધુમાં, TFPPB ની હાજરીમાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં FSI- ના આયન ક્લસ્ટર (AGG) નો પ્રકાર બદલાઈ ગયો છે, અને FSI- વધુ Li+ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. તેથી, FSI- ના વિઘટનને Li2S ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રોત્સાહન આપવામાં આવે છે, અને આયન-ઉત્પન્ન SEI ની સ્થિરતામાં સુધારો થાય છે.

SEI ઇલેક્ટ્રોલાઇટના ઘટાડાત્મક વિઘટન ઉત્પાદનોથી બનેલું છે. SEI ની રચના અને માળખું મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, એટલે કે, દ્રાવક, આયન અને Li+ વચ્ચેની સૂક્ષ્મ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના માત્ર દ્રાવક અને લિથિયમ મીઠાના પ્રકાર સાથે જ નહીં, પણ મીઠાની સાંદ્રતા સાથે પણ બદલાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, ઉચ્ચ-સાંદ્રતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (HCE) અને સ્થાનિક ઉચ્ચ-સાંદ્રતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (LHCE) એ સ્થિર SEI બનાવીને લિથિયમ મેટલ એનોડને સ્થિર કરવામાં અનન્ય ફાયદા દર્શાવ્યા છે. દ્રાવક અને લિથિયમ મીઠાનો દાઢ ગુણોત્તર ઓછો (2 કરતા ઓછો) છે અને Li+ ના પ્રથમ દ્રાવ્ય આવરણમાં આયન દાખલ કરવામાં આવે છે, જે HCE અથવા LHCE માં સંપર્ક આયન જોડીઓ (CIP) અને એકત્રીકરણ (AGG) બનાવે છે. SEI ની રચના ત્યારબાદ HCE અને LHCE માં આયન દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, જેને આયન-વ્યુત્પન્ન SEI કહેવામાં આવે છે. લિથિયમ મેટલ એનોડને સ્થિર કરવામાં તેના આકર્ષક પ્રદર્શન હોવા છતાં, વર્તમાન આયન-વ્યુત્પન્ન SEI વ્યવહારિક પરિસ્થિતિઓના પડકારોનો સામનો કરવા માટે અપૂરતા છે. તેથી, વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં પડકારોને દૂર કરવા માટે આયન-ઉત્પન્ન SEI ની સ્થિરતા અને એકરૂપતામાં વધુ સુધારો કરવો જરૂરી છે.

CIP અને AGG ના સ્વરૂપમાં ઋણાયનો એ આયનોથી મેળવેલા SEI માટે મુખ્ય પુરોગામી છે. સામાન્ય રીતે, ઋણાયનોનું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ માળખું આડકતરી રીતે Li+ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, કારણ કે દ્રાવક અને મંદ અણુઓનો ધન ચાર્જ નબળો સ્થાનિક હોય છે અને તે ઋણાયનો સાથે સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકતો નથી. તેથી, ઋણાયનો સાથે સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને ઋણાયનો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની રચનાને નિયંત્રિત કરવા માટે નવી વ્યૂહરચનાઓ ખૂબ જ અપેક્ષિત છે.