(אנודת מתכת ליתיום) פאזה בין-פנית של אלקטרוליט מוצק חדש שמקורו באניונים

אינטרפאזה של אלקטרוליט מוצק (SEI) נמצאת בשימוש נרחב לתיאור הפאזה החדשה שנוצרת בין האנודה לאלקטרוליט בסוללות פעילות. סוללות ליתיום (Li) בצפיפות אנרגיה גבוהה נפגעות קשות משקיעת ליתיום דנדריטית המונחית על ידי SEI לא אחיד. למרות שיש לה יתרונות ייחודיים בשיפור האחידות של שקיעת הליתיום, ביישומים מעשיים, ההשפעה של SEI שמקורו באניונים אינה אידיאלית. לאחרונה, קבוצת המחקר של ג'אנג צ'יאנג מאוניברסיטת צינגהואה הציעה להשתמש בקולטני אניונים כדי להתאים את מבנה האלקטרוליטים ולבנות SEI יציב שמקורו באניונים. קולטן האניונים טריס(פנטפלואורופניל)בוראן (TPFPB) עם אטומי בורון חסרי אלקטרונים מקיים אינטראקציה עם אניון ביס(פלואורוסולפונימיד) (FSI-) כדי להפחית את יציבות החיזור של FSI-. בנוסף, בנוכחות TFPPB, סוג צבירי היונים (AGG) של FSI- באלקטרוליט השתנה, ו-FSI- מקיים אינטראקציה עם יותר Li+. לכן, הפירוק של FSI- מקודם לייצור Li2S, ויציבות ה-SEI שמקורו באניונים משתפרת.

SEI מורכב מתוצרי פירוק רדוקטיביים של אלקטרוליט. ההרכב והמבנה של SEI נשלטים בעיקר על ידי מבנה האלקטרוליט, כלומר, האינטראקציה המיקרוסקופית בין הממס, האניון ו-Li+. מבנה האלקטרוליט משתנה לא רק עם סוג הממס ומלח הליתיום, אלא גם עם ריכוז המלח. בשנים האחרונות, אלקטרוליט בריכוז גבוה (HCE) ואלקטרוליט מקומי בריכוז גבוה (LHCE) הראו יתרונות ייחודיים בייצוב אנודות ליתיום מתכת על ידי יצירת SEI יציב. היחס המולרי של ממס למלח ליתיום נמוך (פחות מ-2) ואניונים מוכנסים לתוך מעטפת הפירוק הראשונה של Li+, ויוצרים זוגות יוני מגע (CIP) וצבירה (AGG) ב-HCE או LHCE. הרכב ה-SEI מווסת לאחר מכן על ידי אניונים ב-HCE וב-LHCE, הנקרא SEI שמקורו באניונים. למרות ביצועיו האטרקטיביים בייצוב אנודות ליתיום מתכת, SEIs שמקורם באניונים הנוכחיים אינם מספיקים בעמידה באתגרים של תנאים מעשיים. לכן, יש צורך לשפר עוד יותר את היציבות והאחידות של SEI שמקורו באניונים כדי להתגבר על האתגרים בתנאים בפועל.

אניונים בצורת CIP ו-AGG הם המקורות העיקריים ל-SEI שמקורו באניונים. באופן כללי, מבנה האלקטרוליטים של אניונים מווסת בעקיפין על ידי Li+, מכיוון שהמטען החיובי של מולקולות הממס והמדלל ממוקם חלש ואינו יכול לתקשר ישירות עם אניונים. לכן, אסטרטגיות חדשות לוויסות מבנה האלקטרוליטים האניוניים על ידי אינטראקציה ישירה עם אניונים צפויות מאוד.