Интерфейс твердого электролита (SEI) широко используется для описания новой фазы, образующейся между анодом и электролитом в работающих батареях. Литиевые (Li) батареи с высокой плотностью энергии серьезно затруднены дендритным осаждением лития, направляемым неоднородным SEI. Хотя он обладает уникальными преимуществами в улучшении равномерности осаждения лития, в практических приложениях эффект SEI, полученного из анионов, не идеален. Недавно исследовательская группа Чжан Цяна из Университета Цинхуа предложила использовать анионные рецепторы для регулировки структуры электролита с целью создания стабильного SEI, полученного из анионов. Анионный рецептор трис(пентафторфенил)борана (TPFPB) с атомами бора с дефицитом электронов взаимодействует с анионом бис(фторсульфонимида) (FSI-), снижая стабильность восстановления FSI-. Кроме того, в присутствии TFPPB тип ионных кластеров (AGG) FSI- в электролите изменяется, и FSI- взаимодействует с большим количеством Li+. Таким образом, ускоряется разложение FSI- с образованием Li2S, а стабильность SEI, полученного из анионов, повышается.
SEI состоит из продуктов восстановительного разложения электролита. Состав и структура SEI в основном контролируются структурой электролита, то есть микроскопическим взаимодействием между растворителем, анионом и Li+. Структура электролита изменяется не только в зависимости от типа растворителя и литиевой соли, но и от концентрации соли. В последние годы высококонцентрированный электролит (HCE) и локализованный высококонцентрированный электролит (LHCE) продемонстрировали уникальные преимущества в стабилизации литий-металлических анодов путем образования стабильного SEI. Молярное соотношение растворителя и литиевой соли низкое (менее 2), и анионы внедряются в первую сольватную оболочку Li+, образуя контактные ионные пары (CIP) и агрегацию (AGG) в HCE или LHCE. Состав SEI впоследствии регулируется анионами в HCE и LHCE, что называется анионным SEI. Несмотря на привлекательные характеристики стабилизации литий-металлических анодов, существующие SEI на основе анионов не отвечают требованиям практических условий. Поэтому для решения этих задач необходимо дальнейшее повышение стабильности и однородности SEI на основе анионов.
Анионы в форме CIP и AGG являются основными предшественниками анионных SEI. В целом, электролитная структура анионов косвенно регулируется Li+, поскольку положительный заряд молекул растворителя и разбавителя слабо локализован и не может напрямую взаимодействовать с анионами. Поэтому с нетерпением ждут новых стратегий регулирования структуры анионных электролитов путём прямого взаимодействия с анионами.
Время публикации: 22 ноября 2021 г.