(ലിഥിയം ലോഹ ആനോഡ്) പുതിയ ആനയോണിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ ഖര ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഇന്റർഫേഷ്യൽ ഘട്ടം

പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബാറ്ററികളിലെ ആനോഡിനും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനും ഇടയിൽ രൂപപ്പെടുന്ന പുതിയ ഘട്ടത്തെ വിവരിക്കാൻ സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസ് (SEI) വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ലിഥിയം (Li) ലോഹ ബാറ്ററികൾ, ഏകീകൃതമല്ലാത്ത SEI വഴി നയിക്കപ്പെടുന്ന ഡെൻഡ്രിറ്റിക് ലിഥിയം നിക്ഷേപത്താൽ ഗുരുതരമായി തടസ്സപ്പെടുന്നു. ലിഥിയം നിക്ഷേപത്തിന്റെ ഏകത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിൽ ഇതിന് സവിശേഷമായ ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ, അയോൺ-ഉത്ഭവിച്ച SEI യുടെ പ്രഭാവം അനുയോജ്യമല്ല. അടുത്തിടെ, സിങ്‌ഹുവ സർവകലാശാലയിലെ ഷാങ് ക്വിയാങ്ങിന്റെ ഗവേഷണ സംഘം, സ്ഥിരമായ ഒരു അയോൺ-ഉത്ഭവിച്ച SEI നിർമ്മിക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഘടന ക്രമീകരിക്കുന്നതിന് അയോൺ റിസപ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു. ഇലക്ട്രോൺ കുറവുള്ള ബോറോൺ ആറ്റങ്ങളുള്ള ട്രിസ് (പെന്റാഫ്ലൂറോഫെനൈൽ) ബോറൻ അയോൺ റിസപ്റ്റർ (TPFPB) FSI- യുടെ റിഡക്ഷൻ സ്ഥിരത കുറയ്ക്കുന്നതിന് ബിസ് (ഫ്ലൂറോസൾഫോണിമൈഡ്) ആനയോണുമായി (FSI-) ഇടപഴകുന്നു. കൂടാതെ, TFPPB യുടെ സാന്നിധ്യത്തിൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ FSI- യുടെ അയോൺ ക്ലസ്റ്ററുകളുടെ (AGG) തരം മാറി, FSI- കൂടുതൽ Li+ മായി ഇടപഴകുന്നു. അതിനാൽ, FSI- യുടെ വിഘടനം Li2S ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ അയോൺ-ഉത്ഭവിച്ച SEI യുടെ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ റിഡക്റ്റീവ് ഡീകോമ്പോസിഷൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ചേർന്നതാണ് SEI. SEI യുടെ ഘടനയും ഘടനയും പ്രധാനമായും നിയന്ത്രിക്കുന്നത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഘടനയാണ്, അതായത്, ലായകം, ആനയോൺ, Li+ എന്നിവ തമ്മിലുള്ള സൂക്ഷ്മ ഇടപെടൽ. ലായകത്തിന്റെയും ലിഥിയം ലവണത്തിന്റെയും തരം അനുസരിച്ച് മാത്രമല്ല, ഉപ്പിന്റെ സാന്ദ്രത അനുസരിച്ചും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഘടന മാറുന്നു. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റും (HCE) പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റും (LHCE) ഒരു സ്ഥിരതയുള്ള SEI രൂപപ്പെടുത്തി ലിഥിയം ലോഹ ആനോഡുകളെ സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നതിൽ അതുല്യമായ ഗുണങ്ങൾ കാണിച്ചിട്ടുണ്ട്. ലായകത്തിന്റെയും ലിഥിയം ലവണത്തിന്റെയും മോളാർ അനുപാതം കുറവാണ് (2 ൽ താഴെ), Li+ ന്റെ ആദ്യ സോൾവേഷൻ കവചത്തിലേക്ക് ആനയോണുകൾ അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് HCE അല്ലെങ്കിൽ LHCE ൽ കോൺടാക്റ്റ് അയോൺ ജോഡികൾ (CIP) അഗ്രഗേഷൻ (AGG) ഉണ്ടാക്കുന്നു. SEI യുടെ ഘടന പിന്നീട് HCE, LHCE എന്നിവയിലെ ആനയോണുകളാൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു, ഇതിനെ അയോൺ-ഡെറിവേഡ് SEI എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ലിഥിയം ലോഹ ആനോഡുകൾ സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നതിൽ ആകർഷകമായ പ്രകടനം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, പ്രായോഗിക സാഹചര്യങ്ങളുടെ വെല്ലുവിളികളെ നേരിടുന്നതിൽ നിലവിലെ ആനയോൺ-ഡെറിവേഡ് SEIകൾ പര്യാപ്തമല്ല. അതിനാൽ, യഥാർത്ഥ സാഹചര്യങ്ങളിൽ നേരിടുന്ന വെല്ലുവിളികളെ മറികടക്കാൻ, അയോൺ-ഉത്ഭവിച്ച SEI-യുടെ സ്ഥിരതയും ഏകീകൃതതയും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

CIP, AGG രൂപത്തിലുള്ള അയോണുകളാണ് അയോണിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ SEI യുടെ പ്രധാന മുൻഗാമികൾ. പൊതുവേ, അയോണുകളുടെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഘടന Li+ പരോക്ഷമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നു, കാരണം ലായകത്തിന്റെയും നേർപ്പിച്ച തന്മാത്രകളുടെയും പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ദുർബലമായി പ്രാദേശികവൽക്കരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ അയോണുകളുമായി നേരിട്ട് സംവദിക്കാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, അയോണുകളുമായി നേരിട്ട് ഇടപഴകുന്നതിലൂടെ അയോണിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ഘടന നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള പുതിയ തന്ത്രങ്ങൾ വളരെയധികം പ്രതീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.