Interfaza stałego elektrolitu (SEI) jest powszechnie stosowana do opisu nowej fazy powstającej pomiędzy anodą a elektrolitem w działających akumulatorach. Akumulatory litowo-metaliczne (Li) o wysokiej gęstości energetycznej są poważnie utrudnione przez dendrytyczne osadzanie litu sterowane nierównomiernym SEI. Chociaż SEI pochodzące z anionów ma unikalne zalety w zakresie poprawy jednorodności osadzania litu, w zastosowaniach praktycznych jego efekt nie jest idealny. Niedawno grupa badawcza Zhang Qianga z Uniwersytetu Tsinghua zaproponowała wykorzystanie receptorów anionów do dostosowania struktury elektrolitu w celu zbudowania stabilnego SEI pochodzącego z anionów. Receptor anionów tris(pentafluorofenylo)boranu (TPFPB) z atomami boru pozbawionymi elektronów oddziałuje z anionem bis(fluorosulfonimidu) (FSI-), zmniejszając stabilność redukcji FSI-. Ponadto, w obecności TFPPB, zmienia się typ klastrów jonowych (AGG) jonów FSI- w elektrolicie, a jon FSI- oddziałuje z większą ilością jonów Li+. W związku z tym, rozkład jonów FSI- jest promowany w celu wytworzenia Li2S, a stabilność SEI pochodzącego z anionów ulega poprawie.
SEI składa się z redukcyjnych produktów rozkładu elektrolitu. Skład i struktura SEI są głównie kontrolowane przez strukturę elektrolitu, czyli mikroskopijne oddziaływanie między rozpuszczalnikiem, anionem i Li+. Struktura elektrolitu zmienia się nie tylko w zależności od rodzaju rozpuszczalnika i soli litu, ale także od stężenia soli. W ostatnich latach elektrolit o wysokim stężeniu (HCE) i lokalny elektrolit o wysokim stężeniu (LHCE) wykazały wyjątkowe zalety w stabilizacji anod litowo-metalicznych poprzez tworzenie stabilnego SEI. Stosunek molowy rozpuszczalnika do soli litu jest niski (mniej niż 2), a aniony są wprowadzane do pierwszej warstwy solwatacyjnej Li+, tworząc pary jonów kontaktowych (CIP) i agregację (AGG) w HCE lub LHCE. Skład SEI jest następnie regulowany przez aniony w HCE i LHCE, co nazywa się SEI pochodzącym z anionów. Pomimo atrakcyjnych właściwości stabilizujących anody litowo-metaliczne, obecnie dostępne anionowe SEI nie sprostają wyzwaniom stawianym przez warunki praktyczne. Dlatego konieczna jest dalsza poprawa stabilności i jednorodności anionowych SEI, aby sprostać wyzwaniom w rzeczywistych warunkach.
Aniony w postaci CIP i AGG są głównymi prekursorami SEI pochodzącego z anionów. Ogólnie rzecz biorąc, struktura elektrolitu anionów jest pośrednio regulowana przez Li+, ponieważ dodatni ładunek cząsteczek rozpuszczalnika i rozcieńczalnika jest słabo zlokalizowany i nie może bezpośrednio oddziaływać z anionami. Dlatego też oczekuje się nowych strategii regulacji struktury anionowych elektrolitów poprzez bezpośrednią interakcję z anionami.
Czas publikacji: 22-11-2021