Fast elektrolytgränssnitt (SEI) används ofta för att beskriva den nya fas som bildas mellan anoden och elektrolyten i fungerande batterier. Litiummetallbatterier (Li) med hög energitäthet hämmas allvarligt av dendritisk litiumavsättning styrd av icke-enhetlig SEI. Även om det har unika fördelar när det gäller att förbättra enhetligheten av litiumavsättningen, är effekten av anjon-deriverad SEI i praktiska tillämpningar inte idealisk. Nyligen föreslog Zhang Qiangs forskargrupp från Tsinghua University att använda anjonreceptorer för att justera elektrolytstrukturen för att konstruera en stabil anjon-deriverad SEI. Tris(pentafluorofenyl)boran-anjonreceptorn (TPFPB) med elektronbristfälliga boratomer interagerar med bis(fluorsulfonimid)-anjonen (FSI-) för att minska reduktionsstabiliteten hos FSI-. Dessutom, i närvaro av TFPPB, har typen av jonkluster (AGG) av FSI- i elektrolyten förändrats, och FSI- interagerar med mer Li+. Därför främjas nedbrytningen av FSI- för att producera Li2S, och stabiliteten hos anjon-deriverad SEI förbättras.
SEI består av reduktiva nedbrytningsprodukter från elektrolyt. Sammansättningen och strukturen hos SEI styrs huvudsakligen av elektrolytens struktur, det vill säga den mikroskopiska interaktionen mellan lösningsmedlet, anjonen och Li+. Elektrolytens struktur förändras inte bara med typen av lösningsmedel och litiumsalt, utan också med saltets koncentration. På senare år har högkoncentrerad elektrolyt (HCE) och lokaliserad högkoncentrerad elektrolyt (LHCE) visat unika fördelar vid stabilisering av litiummetallanoder genom att bilda en stabil SEI. Molförhållandet mellan lösningsmedel och litiumsalt är lågt (mindre än 2) och anjoner introduceras i den första solvatiseringsmanteln hos Li+, vilket bildar kontaktjonpar (CIP) och aggregation (AGG) i HCE eller LHCE. Sammansättningen av SEI regleras därefter av anjoner i HCE och LHCE, vilket kallas anjonderiverad SEI. Trots dess attraktiva prestanda vid stabilisering av litiummetallanoder är nuvarande anjonderiverade SEI:er otillräckliga för att möta utmaningarna med praktiska förhållanden. Därför är det nödvändigt att ytterligare förbättra stabiliteten och enhetligheten hos anjon-härledd SEI för att övervinna utmaningarna under faktiska förhållanden.
Anjoner i form av CIP och AGG är de huvudsakliga prekursorerna för anjon-deriverad SEI. I allmänhet regleras elektrolytstrukturen hos anjoner indirekt av Li+, eftersom den positiva laddningen hos lösningsmedels- och utspädningsmolekyler är svagt lokaliserad och inte kan interagera direkt med anjoner. Därför är nya strategier för att reglera strukturen hos anjoniska elektrolyter genom direkt interaktion med anjoner mycket efterlängtade.
Publiceringstid: 22 november 2021