Termín „medzifáza tuhého elektrolytu“ (SEI) sa široko používa na opis novej fázy vytvorenej medzi anódou a elektrolytom v pracujúcich batériách. Lítiovo-kovové batérie s vysokou energetickou hustotou (Li) sú výrazne obmedzené dendritickým ukladaním lítia, ktoré je spôsobené nerovnomerným SEI. Hoci má jedinečné výhody pri zlepšovaní rovnomernosti ukladania lítia, v praktických aplikáciách nie je účinok SEI odvodeného z aniónov ideálny. Nedávno výskumná skupina Zhanga Qianga z Univerzity Tsinghua navrhla použitie aniónových receptorov na úpravu štruktúry elektrolytu s cieľom vytvoriť stabilný SEI odvodený z aniónov. Tris(pentafluórfenyl)boránový aniónový receptor (TPFPB) s elektrónovo-deficitnými atómami bóru interaguje s bis(fluórsulfonimidovým) aniónom (FSI-), čím sa znižuje redukčná stabilita FSI-. Okrem toho sa v prítomnosti TFPPB mení typ iónových zhlukov (AGG) FSI- v elektrolyte a FSI- interaguje s väčším množstvom Li+. Preto sa podporuje rozklad FSI- za vzniku Li2S a zlepšuje sa stabilita SEI odvodeného z aniónov.
SEI sa skladá z produktov redukčného rozkladu elektrolytu. Zloženie a štruktúra SEI sú riadené hlavne štruktúrou elektrolytu, teda mikroskopickou interakciou medzi rozpúšťadlom, aniónom a Li+. Štruktúra elektrolytu sa mení nielen s typom rozpúšťadla a lítiovej soli, ale aj s koncentráciou soli. V posledných rokoch preukázali vysoko koncentrovaný elektrolyt (HCE) a lokalizovaný vysoko koncentrovaný elektrolyt (LHCE) jedinečné výhody pri stabilizácii lítiovo-kovových anód vytvorením stabilného SEI. Molárny pomer rozpúšťadla k lítiovej soli je nízky (menej ako 2) a anióny sa zavádzajú do prvého solvatačného obalu Li+, čím vytvárajú kontaktné iónové páry (CIP) a agregáciu (AGG) v HCE alebo LHCE. Zloženie SEI je následne regulované aniónmi v HCE a LHCE, čo sa nazýva SEI odvodený od aniónov. Napriek atraktívnemu výkonu pri stabilizácii lítiovo-kovových anód, súčasné SEI odvodené od aniónov nie sú dostatočné na splnenie výziev praktických podmienok. Preto je potrebné ďalej zlepšovať stabilitu a uniformitu SEI odvodeného z aniónov, aby sa prekonali problémy v skutočných podmienkach.
Anióny vo forme CIP a AGG sú hlavnými prekurzormi SEI odvodeného z aniónov. Vo všeobecnosti je elektrolytická štruktúra aniónov nepriamo regulovaná Li+, pretože kladný náboj molekúl rozpúšťadla a riedidla je slabo lokalizovaný a nemôže priamo interagovať s aniónmi. Preto sa s veľkým očakávaním očakávajú nové stratégie na reguláciu štruktúry aniónových elektrolytov priamou interakciou s aniónmi.
Čas uverejnenia: 22. novembra 2021