Vaste-elektrolytinterfase (SEI) wordt veel gebruikt om de nieuwe fase te beschrijven die zich vormt tussen de anode en de elektrolyt in werkende batterijen. Lithium (Li)-metaalbatterijen met een hoge energiedichtheid worden ernstig belemmerd door dendritische lithiumafzetting onder invloed van niet-uniforme SEI. Hoewel het unieke voordelen biedt bij het verbeteren van de uniformiteit van lithiumafzetting, is het effect van anion-afgeleide SEI in praktische toepassingen niet ideaal. Onlangs stelde de onderzoeksgroep van Zhang Qiang van de Tsinghua Universiteit voor om anionreceptoren te gebruiken om de elektrolytstructuur aan te passen en zo een stabiele anion-afgeleide SEI te construeren. De tris(pentafluorfenyl)boraan-anionreceptor (TPFPB) met elektron-deficiënte booratomen interageert met het bis(fluorsulfonimide)-anion (FSI-) om de reductiestabiliteit van FSI- te verminderen. Bovendien is in aanwezigheid van TFPPB het type ionenclusters (AGG) van FSI- in de elektrolyt veranderd, waardoor FSI- interageert met meer Li+. Daardoor wordt de ontleding van FSI- bevorderd, waardoor Li2S ontstaat en de stabiliteit van anion-afgeleide SEI verbeterd wordt.
SEI bestaat uit de reductieve ontledingsproducten van elektrolyt. De samenstelling en structuur van SEI worden voornamelijk bepaald door de structuur van de elektrolyt, dat wil zeggen de microscopische interactie tussen het oplosmiddel, het anion en Li+. De structuur van de elektrolyt verandert niet alleen met het type oplosmiddel en lithiumzout, maar ook met de concentratie van het zout. In de afgelopen jaren hebben hooggeconcentreerde elektrolyten (HCE) en gelokaliseerde hooggeconcentreerde elektrolyten (LHCE) unieke voordelen getoond bij het stabiliseren van lithiummetaalanodes door een stabiele SEI te vormen. De molaire verhouding van oplosmiddel tot lithiumzout is laag (minder dan 2) en anionen worden in de eerste solvatatiemantel van Li+ geïntroduceerd, waardoor contactionenparen (CIP) en aggregatie (AGG) in HCE of LHCE worden gevormd. De samenstelling van SEI wordt vervolgens gereguleerd door anionen in HCE en LHCE, wat anion-afgeleide SEI wordt genoemd. Ondanks hun aantrekkelijke prestaties bij het stabiliseren van lithiummetaalanodes, zijn de huidige anion-afgeleide SEI's onvoldoende om aan de uitdagingen van de praktijk te voldoen. Daarom is het noodzakelijk om de stabiliteit en uniformiteit van anion-afgeleide SEI's verder te verbeteren om de uitdagingen onder reële omstandigheden het hoofd te bieden.
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 direct met anionen kan interacteren. Daarom wordt er met spanning uitgekeken naar nieuwe strategieën om de structuur van anionische elektrolyten te reguleren door directe interactie met anionen.
Plaatsingstijd: 22-11-2021