Твердоэлектролитный межфазный слой (SEI) широко используется для описания новой фазы, образующейся между анодом и электролитом в работающих батареях. Высокоэнергетические литий-металлические батареи сильно страдают от дендритного осаждения лития, обусловленного неоднородным SEI. Хотя SEI, образованный анионами, обладает уникальными преимуществами в улучшении однородности осаждения лития, в практических приложениях его эффект не идеален. Недавно исследовательская группа Чжан Цяна из Университета Цинхуа предложила использовать анионные рецепторы для регулирования структуры электролита с целью создания стабильного SEI, образованного анионами. Анионный рецептор трис(пентафторфенил)борана (TPFPB) с электронодефицитными атомами бора взаимодействует с анионом бис(фторсульфонимида) (FSI-), снижая восстановительную стабильность FSI-. Кроме того, в присутствии TFPPB тип ионных кластеров (AGG) FSI- в электролите изменяется, и FSI- взаимодействует с большим количеством Li+. Следовательно, ускоряется разложение FSI- с образованием Li2S, и повышается стабильность SEI, образованного анионами.
Твердый электролит (SEI) состоит из продуктов восстановительного разложения электролита. Состав и структура SEI в основном определяются структурой электролита, то есть микроскопическим взаимодействием между растворителем, анионом и Li+. Структура электролита изменяется не только в зависимости от типа растворителя и соли лития, но и от концентрации соли. В последние годы высококонцентрированные электролиты (HCE) и локализованные высококонцентрированные электролиты (LHCE) продемонстрировали уникальные преимущества в стабилизации литиевых металлических анодов за счет образования стабильного SEI. Молярное соотношение растворителя к соли лития низкое (менее 2), и анионы вводятся в первую сольватационную оболочку Li+, образуя контактные ионные пары (CIP) и агрегаты (AGG) в HCE или LHCE. Состав SEI впоследствии регулируется анионами в HCE и LHCE, что называется анион-производным SEI. Несмотря на привлекательные характеристики стабилизации литиевых металлических анодов, существующие SEI, полученные из анионов, недостаточны для решения задач, возникающих в практических условиях. Поэтому необходимо进一步 улучшить стабильность и однородность SEI, полученных из анионов, чтобы преодолеть проблемы, возникающие в реальных условиях.
Анионы в форме CIP и AGG являются основными предшественниками SEI, образующегося из анионов. В целом, структура электролита из анионов регулируется косвенно ионами Li+, поскольку положительный заряд молекул растворителя и разбавителя слабо локализован и не может напрямую взаимодействовать с анионами. Поэтому крайне необходимы новые стратегии регулирования структуры анионных электролитов путем прямого взаимодействия с анионами.
Дата публикации: 22 ноября 2021 г.