(लिथियम धातु एनोड) नए आयन-व्युत्पन्न ठोस इलेक्ट्रोलाइट का अंतरास्थि चरण

कार्यशील बैटरियों में एनोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच बनने वाले नए चरण का वर्णन करने के लिए सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेज़ (SEI) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उच्च ऊर्जा घनत्व वाली लिथियम (Li) धातु बैटरियों में असमान SEI द्वारा निर्देशित लिथियम के अवक्षेपण से गंभीर बाधा उत्पन्न होती है। हालाँकि लिथियम अवक्षेपण की एकरूपता में सुधार करने में इसके अद्वितीय लाभ हैं, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, आयन-व्युत्पन्न SEI का प्रभाव आदर्श नहीं है। हाल ही में, सिंघुआ विश्वविद्यालय के झांग कियांग के शोध समूह ने एक स्थिर आयन-व्युत्पन्न SEI के निर्माण के लिए इलेक्ट्रोलाइट संरचना को समायोजित करने हेतु आयन रिसेप्टर्स का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है। इलेक्ट्रॉन-कमी वाले बोरॉन परमाणुओं वाला ट्रिस(पेंटाफ्लोरोफेनिल)बोरेन आयन रिसेप्टर (TPFPB) बिस्(फ्लोरोसल्फोनिमाइड) आयन (FSI-) के साथ परस्पर क्रिया करके FSI- की अपचयन स्थिरता को कम करता है। इसके अतिरिक्त, TFPPB की उपस्थिति में, इलेक्ट्रोलाइट में FSI- के आयन क्लस्टर (AGG) का प्रकार बदल जाता है, और FSI- अधिक Li+ के साथ परस्पर क्रिया करता है। इसलिए, Li2S के उत्पादन के लिए FSI- के अपघटन को बढ़ावा दिया जाता है, और आयन-व्युत्पन्न SEI की स्थिरता में सुधार होता है।

SEI इलेक्ट्रोलाइट के अपचायक अपघटन उत्पादों से बना होता है। SEI की संरचना और संघटन मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइट की संरचना द्वारा नियंत्रित होते हैं, अर्थात् विलायक, ऋणायन और Li+ के बीच सूक्ष्म अंतःक्रिया द्वारा। इलेक्ट्रोलाइट की संरचना न केवल विलायक और लिथियम लवण के प्रकार के साथ बदलती है, 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 SEI बनाकर लिथियम धातु एनोड को स्थिर करने में अद्वितीय लाभ दिखाए हैं। विलायक और लिथियम लवण का मोलर अनुपात कम (2 से कम) होता है और ऋणायन Li+ के पहले विलायक आवरण में प्रवेश करते हैं, जिससे HCE या LHCE में संपर्क आयन युग्म (CIP) और एकत्रीकरण (AGG) बनते हैं। इसके बाद, SEI की संरचना HCE और LHCE में ऋणायनों द्वारा नियंत्रित होती है, जिसे ऋणायन-व्युत्पन्न SEI कहा जाता है। लिथियम धातु एनोड को स्थिर करने में इसके आकर्षक प्रदर्शन के बावजूद, वर्तमान आयन-व्युत्पन्न एसईआई व्यावहारिक परिस्थितियों की चुनौतियों का सामना करने में अपर्याप्त हैं। इसलिए, वास्तविक परिस्थितियों में चुनौतियों से पार पाने के लिए आयन-व्युत्पन्न एसईआई की स्थिरता और एकरूपता में और सुधार करना आवश्यक है।

CIP और AGG के रूप में मौजूद ऋणायन, ऋणायन-व्युत्पन्न SEI के मुख्य अग्रदूत हैं। सामान्यतः, ऋणायनों की इलेक्ट्रोलाइट संरचना Li+ द्वारा अप्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित होती है, क्योंकि विलायक और तनुकारक अणुओं का धनात्मक आवेश दुर्बल रूप से स्थानीयकृत होता है और ऋणायनों के साथ सीधे अंतःक्रिया नहीं कर सकता। अतः, ऋणायनों के साथ सीधे अंतःक्रिया करके ऋणायनिक इलेक्ट्रोलाइट्स की संरचना को नियंत्रित करने की नई रणनीतियों की अत्यधिक अपेक्षा है।