(ლითიუმის მეტალის ანოდი) ახალი ანიონისგან მიღებული მყარი ელექტროლიტის ზედაპირული ფაზა

მყარი ელექტროლიტური ინტერფაზა (SEI) ფართოდ გამოიყენება მომუშავე ბატარეებში ანოდსა და ელექტროლიტს შორის წარმოქმნილი ახალი ფაზის აღსაწერად. მაღალი ენერგიის სიმკვრივის ლითიუმ (Li) ლითონის ბატარეებს მნიშვნელოვნად აფერხებს არაერთგვაროვანი SEI-ით წარმართული დენდრიტული ლითიუმის დეპონირება. მიუხედავად იმისა, რომ მას აქვს უნიკალური უპირატესობები ლითიუმის დეპონირების ერთგვაროვნების გაუმჯობესებაში, პრაქტიკულ გამოყენებაში ანიონ-წარმოებული SEI-ის ეფექტი იდეალური არ არის. ცოტა ხნის წინ, ცინხუას უნივერსიტეტის კვლევითმა ჯგუფმა ჟანგ ციანგმა შემოგვთავაზა ანიონური რეცეპტორების გამოყენება ელექტროლიტის სტრუქტურის კორექტირებისთვის, რათა აგებულიყო სტაბილური ანიონ-წარმოებული SEI. ელექტრონ-დეფიციტური ბორის ატომების მქონე ტრის(პენტაფლუოროფენილ)ბორანის ანიონის რეცეპტორი (TPFPB) ურთიერთქმედებს ბის(ფტორსულფონიმიდის) ანიონთან (FSI-), რათა შეამციროს FSI--ის აღდგენის სტაბილურობა. გარდა ამისა, TFPPB-ის თანაარსებობისას, ელექტროლიტში FSI--ის იონური კლასტერების (AGG) ტიპი შეიცვალა და FSI- ურთიერთქმედებს მეტ Li+-თან. ამგვარად, FSI--ის დაშლა ხელს უწყობს Li2S-ის წარმოქმნას და უმჯობესდება ანიონებისგან მიღებული SEI-ის სტაბილურობა.

SEI შედგება ელექტროლიტის აღდგენითი დაშლის პროდუქტებისგან. SEI-ის შემადგენლობა და სტრუქტურა ძირითადად კონტროლდება ელექტროლიტის სტრუქტურით, ანუ გამხსნელს, ანიონსა და Li+-ს შორის მიკროსკოპული ურთიერთქმედებით. ელექტროლიტის სტრუქტურა იცვლება არა მხოლოდ გამხსნელის ტიპისა და ლითიუმის მარილის მიხედვით, არამედ მარილის კონცენტრაციითაც. ბოლო წლებში, მაღალი კონცენტრაციის ელექტროლიტმა (HCE) და ლოკალიზებულმა მაღალი კონცენტრაციის ელექტროლიტმა (LHCE) აჩვენეს უნიკალური უპირატესობები ლითიუმის მეტალის ანოდების სტაბილიზაციაში სტაბილური SEI-ის წარმოქმნით. გამხსნელის მოლური თანაფარდობა ლითიუმის მარილთან დაბალია (2-ზე ნაკლები) და ანიონები შეჰყავთ Li+-ის პირველ სოლვაციურ გარსში, რაც ქმნის კონტაქტურ იონურ წყვილებს (CIP) და აგრეგაციას (AGG) HCE-ში ან LHCE-ში. SEI-ის შემადგენლობა შემდგომში რეგულირდება ანიონებით HCE-სა და LHCE-ში, რასაც ანიონ-წარმოებული SEI ეწოდება. მიუხედავად მისი მიმზიდველი შესრულებისა ლითიუმის მეტალის ანოდების სტაბილიზაციაში, ამჟამინდელი ანიონ-წარმოებული SEI არასაკმარისია პრაქტიკული პირობების გამოწვევების დასაკმაყოფილებლად. ამიტომ, რეალურ პირობებში არსებული გამოწვევების დასაძლევად აუცილებელია ანიონებისგან მიღებული SEI-ის სტაბილურობისა და ერთგვაროვნების შემდგომი გაუმჯობესება.

CIP-ისა და AGG-ის სახით ანიონები ანიონებისგან მიღებული SEI-ის ძირითადი წინამორბედებია. ზოგადად, ანიონების ელექტროლიტური სტრუქტურა ირიბად რეგულირდება Li+-ით, რადგან გამხსნელისა და გამხსნელის მოლეკულების დადებითი მუხტი სუსტად ლოკალიზებულია და არ შეუძლია ანიონებთან პირდაპირი ურთიერთქმედება. ამიტომ, ანიონური ელექტროლიტების სტრუქტურის ანიონებთან პირდაპირი ურთიერთქმედებით რეგულირების ახალი სტრატეგიები დიდი მოლოდინით არის მოსალოდნელი.