Fast elektrolytt-mellomfase (SEI) er mye brukt for å beskrive den nye fasen som dannes mellom anoden og elektrolytten i fungerende batterier. Litiummetallbatterier (Li) med høy energitetthet hemmes sterkt av dendrittisk litiumavsetning styrt av ikke-uniform SEI. Selv om det har unike fordeler ved å forbedre ensartetheten av litiumavsetningen, er effekten av anion-avledet SEI ikke ideell i praktiske anvendelser. Nylig foreslo Zhang Qiangs forskningsgruppe fra Tsinghua University å bruke anionreseptorer for å justere elektrolyttstrukturen for å konstruere en stabil anion-avledet SEI. Tris(pentafluorofenyl)boran-anionreseptoren (TPFPB) med elektronmangelfulle boratomer samhandler med bis(fluorsulfonimid)-anionet (FSI-) for å redusere reduksjonsstabiliteten til FSI-. I tillegg, i nærvær av TFPPB, har typen ioneklynger (AGG) av FSI- i elektrolytten endret seg, og FSI- samhandler med mer Li+. Derfor fremmes nedbrytningen av FSI- for å produsere Li2S, og stabiliteten til anionavledet SEI forbedres.
SEI består av reduktive nedbrytningsprodukter fra elektrolytt. Sammensetningen og strukturen til SEI styres hovedsakelig av elektrolyttens struktur, det vil si den mikroskopiske interaksjonen mellom løsningsmiddelet, anionet og Li+. Elektrolyttens struktur endres ikke bare med typen løsningsmiddel og litiumsalt, men også med saltkonsentrasjonen. I de senere år har høykonsentrert elektrolytt (HCE) og lokalisert høykonsentrert elektrolytt (LHCE) vist unike fordeler ved stabilisering av litiummetallanoder ved å danne en stabil SEI. Molforholdet mellom løsningsmiddel og litiumsalt er lavt (mindre enn 2), og anioner introduseres i den første solvatiseringsskjeden til Li+, og danner kontaktionepar (CIP) og aggregering (AGG) i HCE eller LHCE. Sammensetningen av SEI reguleres deretter av anioner i HCE og LHCE, som kalles anionavledet SEI. Til tross for dens attraktive ytelse i stabilisering av litiummetallanoder, er nåværende anionavledede SEI-er utilstrekkelige til å møte utfordringene i praktiske forhold. Derfor er det nødvendig å ytterligere forbedre stabiliteten og ensartetheten til anion-avledet SEI for å overvinne utfordringene under faktiske forhold.
Anioner i form av CIP og AGG er de viktigste forløperne for anionavledet SEI. Generelt sett reguleres elektrolyttstrukturen til anioner indirekte av Li+, fordi den positive ladningen til løsningsmiddel- og fortynningsmiddelmolekyler er svakt lokalisert og ikke kan samhandle direkte med anioner. Derfor er nye strategier for å regulere strukturen til anioniske elektrolytter ved å samhandle direkte med anioner svært etterlengtet.
Publisert: 22. november 2021