(लिथियम धातु एनोड) नए ऋणायन-व्युत्पन्न ठोस इलेक्ट्रोलाइट का अंतरापृष्ठीय चरण

ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (SEI) का व्यापक रूप से कार्यशील बैटरियों में एनोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच बनने वाले नए चरण का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है। उच्च ऊर्जा घनत्व वाली लिथियम (Li) धातु बैटरियां असमान SEI द्वारा निर्देशित डेंड्राइटिक लिथियम निक्षेपण से गंभीर रूप से बाधित होती हैं। यद्यपि लिथियम निक्षेपण की एकरूपता में सुधार करने में इसके अनूठे लाभ हैं, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, ऋणायन-व्युत्पन्न SEI का प्रभाव आदर्श नहीं है। हाल ही में, त्सिंगुआ विश्वविद्यालय के झांग कियांग के अनुसंधान समूह ने एक स्थिर ऋणायन-व्युत्पन्न SEI के निर्माण हेतु इलेक्ट्रोलाइट संरचना को समायोजित करने हेतु ऋणायन रिसेप्टर्स का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। इलेक्ट्रॉन-कमी वाले बोरॉन परमाणुओं वाला ट्रिस(पेंटाफ्लोरोफेनिल)बोरेन ऋणायन रिसेप्टर (TPFPB) बिस(फ्लोरोसल्फोनिमाइड) ऋणायन (FSI-) के साथ परस्पर क्रिया करके FSI- की न्यूनीकरण स्थिरता को कम करता है। इसके अतिरिक्त, TFPPB की उपस्थिति में, इलेक्ट्रोलाइट में FSI- के आयन समूहों (AGG) का प्रकार बदल गया है, और FSI- अधिक Li+ के साथ परस्पर क्रिया करता है। इसलिए, FSI- के अपघटन को Li2S के उत्पादन के लिए बढ़ावा दिया जाता है, और आयन-व्युत्पन्न SEI की स्थिरता में सुधार होता है।

एसईआई इलेक्ट्रोलाइट के अपचयी अपघटन उत्पादों से बना होता है। एसईआई की संरचना और संघटन मुख्यतः इलेक्ट्रोलाइट की संरचना, अर्थात् विलायक, ऋणायन और लिथियम+ के बीच सूक्ष्म अंतःक्रिया द्वारा नियंत्रित होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट की संरचना न केवल विलायक और लिथियम लवण के प्रकार के साथ, बल्कि लवण की सांद्रता के साथ भी बदलती है। हाल के वर्षों में, उच्च-सांद्रता इलेक्ट्रोलाइट (HCE) और स्थानीयकृत उच्च-सांद्रता इलेक्ट्रोलाइट (LHCE) ने एक स्थिर एसईआई बनाकर लिथियम धातु एनोड को स्थिर करने में अद्वितीय लाभ प्रदर्शित किए हैं। विलायक और लिथियम लवण का मोलर अनुपात कम (2 से कम) होता है और ऋणायन Li+ के प्रथम विलयन आवरण में प्रविष्ट होते हैं, जिससे HCE या LHCE में संपर्क आयन युग्म (CIP) और एकत्रीकरण (AGG) बनता है। एसईआई की संरचना को बाद में HCE और LHCE में ऋणायनों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसे ऋणायन-व्युत्पन्न एसईआई कहा जाता है। लिथियम धातु एनोड को स्थिर करने में अपने आकर्षक प्रदर्शन के बावजूद, वर्तमान ऋणायन-व्युत्पन्न एसईआई व्यावहारिक परिस्थितियों की चुनौतियों का सामना करने में अपर्याप्त हैं। इसलिए, वास्तविक परिस्थितियों में चुनौतियों का सामना करने के लिए ऋणायन-व्युत्पन्न एसईआई की स्थिरता और एकरूपता में और सुधार करना आवश्यक है।

सीआईपी और एजीजी के रूप में ऋणायन, ऋणायन-व्युत्पन्न एसईआई के मुख्य अग्रदूत हैं। सामान्यतः, ऋणायनों की विद्युत अपघट्य संरचना अप्रत्यक्ष रूप से Li+ द्वारा नियंत्रित होती है, क्योंकि विलायक और मंदक अणुओं का धनात्मक आवेश दुर्बल रूप से स्थानीयकृत होता है और ऋणायनों के साथ प्रत्यक्ष रूप से अन्योन्यक्रिया नहीं कर सकता। इसलिए, ऋणायनों के साथ प्रत्यक्ष रूप से अन्योन्यक्रिया करके ऋणायन विद्युत अपघट्यों की संरचना को विनियमित करने की नई रणनीतियों की अत्यधिक अपेक्षा की जा रही है।