Interfața electrolitică solidă (SEI) este utilizată pe scară largă pentru a descrie noua fază formată între anod și electrolit în bateriile funcționale. Bateriile metalice cu litiu (Li) cu densitate mare de energie sunt puternic împiedicate de depunerea dendritică de litiu ghidată de SEI neuniformă. Deși are avantaje unice în îmbunătățirea uniformității depunerii de litiu, în aplicațiile practice, efectul SEI derivat din anioni nu este ideal. Recent, grupul de cercetare al lui Zhang Qiang de la Universitatea Tsinghua a propus utilizarea receptorilor anionici pentru a ajusta structura electrolitului în vederea construirii unui SEI stabil derivat din anioni. Receptorul anionic tris(pentafluorofenil)boran (TPFPB) cu atomi de bor deficienți în electroni interacționează cu anionul bis(fluorosulfonimidă) (FSI-) pentru a reduce stabilitatea de reducere a FSI-. În plus, în prezența TFPPB, tipul de clustere de ioni (AGG) ai FSI- din electrolit s-a modificat, iar FSI- interacționează cu mai mult Li+. Prin urmare, descompunerea FSI- este promovată pentru a produce Li2S, iar stabilitatea SEI derivat din anioni este îmbunătățită.
SEI este compus din produșii de descompunere reductivă ai electrolitului. Compoziția și structura SEI sunt controlate în principal de structura electrolitului, adică de interacțiunea microscopică dintre solvent, anion și Li+. Structura electrolitului se modifică nu numai în funcție de tipul de solvent și de sarea de litiu, ci și de concentrația sării. În ultimii ani, electrolitul cu concentrație mare (HCE) și electrolitul localizat cu concentrație mare (LHCE) au demonstrat avantaje unice în stabilizarea anozilor de litiu metalic prin formarea unui SEI stabil. Raportul molar dintre solvent și sarea de litiu este scăzut (mai puțin de 2), iar anionii sunt introduși în prima teacă de solvatare a Li+, formând perechi de ioni de contact (CIP) și agregare (AGG) în HCE sau LHCE. Compoziția SEI este ulterior reglată de anioni în HCE și LHCE, ceea ce se numește SEI derivat din anioni. În ciuda performanței sale atractive în stabilizarea anozilor de litiu metalic, SEI-urile derivate din anioni actuale sunt insuficiente pentru a face față provocărilor condițiilor practice. Prin urmare, este necesar să se îmbunătățească în continuare stabilitatea și uniformitatea SEI derivate din anioni pentru a depăși provocările în condiții reale.
Anionii sub formă de CIP și AGG sunt principalii precursori ai SEI derivat din anioni. În general, structura electrolitică a anionilor este reglată indirect de Li+, deoarece sarcina pozitivă a moleculelor de solvent și diluant este slab localizată și nu poate interacționa direct cu anionii. Prin urmare, se așteaptă cu nerăbdare noi strategii pentru reglarea structurii electroliților anionici prin interacțiunea directă cu anionii.
Data publicării: 22 noiembrie 2021