(ଲିଥିୟମ୍ ଧାତୁ ଆନୋଡ୍) ନୂତନ ଆୟନରୁ ପ୍ରାପ୍ତ କଠିନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟର ଆନ୍ତଃମୁଖୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟ

କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ବ୍ୟାଟେରୀରେ ଆନୋଡ୍ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ମଧ୍ୟରେ ଗଠିତ ନୂତନ ପର୍ଯ୍ୟାୟକୁ ବର୍ଣ୍ଣନା କରିବା ପାଇଁ ସଲିଡ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ଇଣ୍ଟରଫେଜ୍ (SEI) ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ଅଣ-ସମାନ SEI ଦ୍ୱାରା ପରିଚାଳିତ ଡେଣ୍ଡ୍ରିଟିକ୍ ଲିଥିୟମ୍ ଜମା ଦ୍ୱାରା ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଘନତା ଲିଥିୟମ୍ (Li) ଧାତୁ ବ୍ୟାଟେରୀଗୁଡ଼ିକ ଗୁରୁତର ଭାବରେ ବାଧାପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ। ଯଦିଓ ଲିଥିୟମ୍ ଜମାର ଏକରୂପତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିବାରେ ଏହାର ଅନନ୍ୟ ସୁବିଧା ଅଛି, ବ୍ୟବହାରିକ ପ୍ରୟୋଗରେ, ଆନାୟନ-ପ୍ରାପ୍ତ SEI ର ପ୍ରଭାବ ଆଦର୍ଶ ନୁହେଁ। ସମ୍ପ୍ରତି, ସିଂଘୁଆ ବିଶ୍ୱବିଦ୍ୟାଳୟର ଝାଙ୍ଗ କିଆଙ୍ଗଙ୍କ ଗବେଷଣା ଗୋଷ୍ଠୀ ଏକ ସ୍ଥିର ଆନାୟନ-ପ୍ରାପ୍ତ SEI ନିର୍ମାଣ କରିବା ପାଇଁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ଗଠନକୁ ସଜାଡ଼ିବା ପାଇଁ ଆନାୟନ ରିସେପ୍ଟର ବ୍ୟବହାର କରିବାକୁ ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଇଥିଲେ। ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍-ଅଭାବୀ ବୋରନ୍ ପରମାଣୁ ସହିତ ଟ୍ରାଇସ୍ (ପେଣ୍ଟାଫ୍ଲୋରୋସଲଫୋନିମାଇଡ୍) ଆନାୟନ (FSI-) ସହିତ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା କରିଥାଏ ଯାହା FSI- ର ହ୍ରାସ ସ୍ଥିରତାକୁ ହ୍ରାସ କରିଥାଏ। ଏହା ସହିତ, TFPPB ର ଉପସ୍ଥିତିରେ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ରେ FSI- ର ଆୟନ୍ କ୍ଲଷ୍ଟର (AGG) ର ପ୍ରକାର ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୋଇଛି, ଏବଂ FSI- ଅଧିକ Li+ ସହିତ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା କରିଥାଏ। ତେଣୁ, FSI-ର ବିଘଟନକୁ Li2S ଉତ୍ପାଦନ କରିବାକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରାଯାଏ, ଏବଂ ଆନାୟନରୁ ପ୍ରାପ୍ତ SEIର ସ୍ଥିରତା ଉନ୍ନତ ହୁଏ।

SEI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟର ହ୍ରାସକାରୀ ପଚନ ଉତ୍ପାଦରୁ ଗଠିତ। SEI ର ଗଠନ ଏବଂ ଗଠନ ମୁଖ୍ୟତଃ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟର ଗଠନ ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୁଏ, ଅର୍ଥାତ୍, ଦ୍ରାବକ, ଆନାୟନ ଏବଂ Li+ ମଧ୍ୟରେ ଅଣୁବୀକ୍ଷଣୀୟ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା। ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟର ଗଠନ କେବଳ ଦ୍ରାବକ ଏବଂ ଲିଥିୟମ ଲୁଣର ପ୍ରକାର ସହିତ ନୁହେଁ, ବରଂ ଲୁଣର ସାନ୍ଦ୍ରତା ସହିତ ମଧ୍ୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୁଏ। ସାମ୍ପ୍ରତିକ ବର୍ଷଗୁଡ଼ିକରେ, ଉଚ୍ଚ-ସାନ୍ଦ୍ରତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ (HCE) ଏବଂ ସ୍ଥାନୀୟକୃତ ଉଚ୍ଚ-ସାନ୍ଦ୍ରତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ (LHCE) ଏକ ସ୍ଥିର SEI ଗଠନ କରି ଲିଥିୟମ ଧାତୁ ଆନୋଡକୁ ସ୍ଥିର କରିବାରେ ଅନନ୍ୟ ସୁବିଧା ଦେଖାଇଛି। ଲିଥିୟମ ଲୁଣ ସହିତ ଦ୍ରାବକର ମୋଲାର ଅନୁପାତ କମ୍ (2 ରୁ କମ୍) ଏବଂ ଆନାୟନଗୁଡ଼ିକୁ Li+ ର ପ୍ରଥମ ଦ୍ରାବକ ଆବରଣରେ ପ୍ରବେଶ କରାଯାଏ, ଯାହା HCE କିମ୍ବା LHCE ରେ ସମ୍ପର୍କ ଆୟନ ଯୋଡା (CIP) ଏବଂ ଏକତ୍ରୀକରଣ (AGG) ଗଠନ କରେ। SEI ର ଗଠନ ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ HCE ଏବଂ LHCE ରେ ଆନାୟନ ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୁଏ, ଯାହାକୁ ଆନାୟନ-ପ୍ରାପ୍ତ SEI କୁହାଯାଏ। ଲିଥିୟମ ଧାତୁ ଆନୋଡକୁ ସ୍ଥିର କରିବାରେ ଏହାର ଆକର୍ଷଣୀୟ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସତ୍ତ୍ୱେ, ବର୍ତ୍ତମାନ ଆନାୟନ-ପ୍ରାପ୍ତ SEI ବ୍ୟବହାରିକ ପରିସ୍ଥିତିର ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜଗୁଡ଼ିକୁ ପୂରଣ କରିବାରେ ଅପର୍ଯ୍ୟାପ୍ତ। ତେଣୁ, ପ୍ରକୃତ ପରିସ୍ଥିତିରେ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜଗୁଡ଼ିକୁ ଦୂର କରିବା ପାଇଁ ଆୟନରୁ ପ୍ରାପ୍ତ SEI ର ସ୍ଥିରତା ଏବଂ ସମାନତାକୁ ଆହୁରି ଉନ୍ନତ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ।

CIP ଏବଂ AGG ରୂପରେ ଆନାୟନଗୁଡ଼ିକ ଆନାୟନରୁ ପ୍ରାପ୍ତ SEI ପାଇଁ ମୁଖ୍ୟ ପୂର୍ବସୂରୀ। ସାଧାରଣତଃ, ଆନାୟନଗୁଡ଼ିକର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ଗଠନ ପରୋକ୍ଷ ଭାବରେ Li+ ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ହୁଏ, କାରଣ ଦ୍ରାବକ ଏବଂ ଡାଇଲୁଏଣ୍ଟ୍ ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ଧନାତ୍ମକ ଚାର୍ଜ ଦୁର୍ବଳ ଭାବରେ ସ୍ଥାନୀୟକୃତ ଏବଂ ସିଧାସଳଖ ଆନାୟନ ସହିତ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା କରିପାରେ ନାହିଁ। ତେଣୁ, ଆନାୟନ ସହିତ ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ କ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା ଆନାୟନିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ଗଠନକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ପାଇଁ ନୂତନ ରଣନୀତି ଅତ୍ୟନ୍ତ ପ୍ରତୀକ୍ଷିତ।