A szilárd elektrolit határfelületet (SEI) széles körben használják az anód és az elektrolit között kialakuló új fázis leírására működő akkumulátorokban. A nagy energiasűrűségű lítium (Li) fém akkumulátorokat súlyosan hátráltatja a nem egyenletes SEI által vezérelt dendritikus lítiumlerakódás. Bár egyedi előnyökkel jár a lítiumlerakódás egyenletességének javításában, a gyakorlati alkalmazásokban az anionból származó SEI hatása nem ideális. Nemrégiben Zhang Qiang kutatócsoportja a Tsinghua Egyetemen anionreceptorok használatát javasolta az elektrolit szerkezetének beállítására egy stabil, anionból származó SEI létrehozása érdekében. Az elektronhiányos bóratomokat tartalmazó trisz(pentafluorfenil)borán anionreceptor (TPFPB) kölcsönhatásba lép a bisz(fluorszulfonimid) anionnal (FSI-), csökkentve az FSI- redukciós stabilitását. Ezenkívül TFPPB jelenlétében az FSI- ionklasztereinek (AGG) típusa az elektrolitban megváltozik, és az FSI- több Li+ ionnal lép kölcsönhatásba. Ezért az FSI⁻ bomlása elősegítődik Li₂S előállításához, és az anionból származó SEI stabilitása javul.
Az SEI az elektrolit reduktív bomlástermékeiből áll. Az SEI összetételét és szerkezetét főként az elektrolit szerkezete, azaz az oldószer, az anion és a Li+ ionok közötti mikroszkopikus kölcsönhatás szabályozza. Az elektrolit szerkezete nemcsak az oldószer és a lítiumsó típusával, hanem a só koncentrációjával is változik. Az elmúlt években a nagy koncentrációjú elektrolitok (HCE) és a lokalizált nagy koncentrációjú elektrolitok (LHCE) egyedülálló előnyöket mutattak a lítium-fém anódok stabilizálásában azáltal, hogy stabil SEI-t képeznek. Az oldószer és a lítiumsó moláris aránya alacsony (kevesebb, mint 2), és az anionok a Li+ első szolvatációs rétegébe kerülnek be, kontakt ionpárokat (CIP) és aggregációt (AGG) képezve a HCE-ben vagy az LHCE-ben. Az SEI összetételét ezt követően a HCE-ben és az LHCE-ben lévő anionok szabályozzák, amelyet anionból származó SEI-nek neveznek. A lítium-fém anódok stabilizálásában mutatott vonzó teljesítménye ellenére a jelenlegi anionból származó SEI-k nem képesek megfelelni a gyakorlati körülmények kihívásainak. Ezért szükséges az anionból származó SEI stabilitásának és egyenletességének további javítása, hogy leküzdjük a tényleges körülmények közötti kihívásokat.
Az anionokból származó SEI fő prekurzorai a CIP és AGG formájú anionok. Általánosságban elmondható, hogy az anionok elektrolit szerkezetét közvetve a Li+ szabályozza, mivel az oldószer- és hígítószer-molekulák pozitív töltése gyengén lokalizált, és nem tud közvetlenül kölcsönhatásba lépni az anionokkal. Ezért nagy várakozások vannak az anionos elektrolitok szerkezetének anionokkal való közvetlen kölcsönhatás révén történő szabályozására irányuló új stratégiák iránt.
Közzététel ideje: 2021. november 22.