De term Solid Electrolyte Interphase (SEI) wordt veel gebruikt om de nieuwe fase te beschrijven die zich vormt tussen de anode en de elektrolyt in werkende batterijen. Lithiummetaalbatterijen met een hoge energiedichtheid worden ernstig belemmerd door dendritische lithiumafzetting, veroorzaakt door een niet-uniforme SEI. Hoewel een SEI unieke voordelen biedt in het verbeteren van de uniformiteit van de lithiumafzetting, is het effect van anion-afgeleide SEI in praktische toepassingen niet ideaal. Recentelijk heeft de onderzoeksgroep van Zhang Qiang van de Tsinghua Universiteit voorgesteld om anionreceptoren te gebruiken om de elektrolytstructuur aan te passen en zo een stabiele anion-afgeleide SEI te creëren. De tris(pentafluorofenyl)boraan-anionreceptor (TPFPB) met elektronarme booratomen reageert met het bis(fluorosulfonimide)-anion (FSI-) en vermindert zo de reductiestabiliteit van FSI-. Bovendien verandert in aanwezigheid van TFPPB het type ionenclusters (AGG) van FSI- in de elektrolyt, waardoor FSI- met meer Li+ reageert. Daardoor wordt de ontbinding van FSI- bevorderd, wat leidt tot de productie van Li2S, en wordt de stabiliteit van de anion-afgeleide SEI verbeterd.
De SEI (Solid Electrolyte Interphase) bestaat uit de reductieve ontledingsproducten van het elektrolyt. De samenstelling en structuur van de SEI worden voornamelijk bepaald door de structuur van het elektrolyt, dat wil zeggen de microscopische interactie tussen het oplosmiddel, het anion en Li+. De structuur van het elektrolyt verandert niet alleen met het type oplosmiddel en lithiumzout, maar ook met de zoutconcentratie. De laatste jaren hebben elektrolyten met een hoge concentratie (HCE) en elektrolyten met een gelokaliseerde hoge concentratie (LHCE) unieke voordelen laten zien bij het stabiliseren van lithiummetaalanodes door de vorming van een stabiele SEI. De molaire verhouding van oplosmiddel tot lithiumzout is laag (minder dan 2) en anionen worden in de eerste solvatatieschil van Li+ gebracht, waardoor contactionenparen (CIP) en aggregatie (AGG) worden gevormd in HCE of LHCE. De samenstelling van de SEI wordt vervolgens gereguleerd door anionen in HCE en LHCE, wat anion-afgeleide SEI wordt genoemd. Ondanks de aantrekkelijke prestaties bij het stabiliseren van lithiummetaalanodes, voldoen de huidige anion-afgeleide SEI's niet aan de eisen van de praktijk. Daarom is het noodzakelijk om de stabiliteit en uniformiteit van anion-afgeleide SEI's verder te verbeteren om de uitdagingen onder reële omstandigheden te overwinnen.
Anionen in de vorm van CIP en AGG zijn de belangrijkste voorlopers van anion-afgeleide SEI. Over het algemeen wordt de elektrolytstructuur van anionen indirect gereguleerd door Li+, omdat de positieve lading van oplosmiddel- en verdunningsmoleculen zwak gelokaliseerd is en niet rechtstreeks met anionen kan interageren. Daarom is er grote behoefte aan nieuwe strategieën om de structuur van anionische elektrolyten te reguleren door rechtstreeks met anionen te interageren.
Geplaatst op: 22 november 2021