Katı Elektrolit Arayüzü (SEI), çalışan pillerde anot ve elektrolit arasında oluşan yeni fazı tanımlamak için yaygın olarak kullanılır. Yüksek enerji yoğunluklu lityum (Li) metal piller, düzensiz SEI tarafından yönlendirilen dendritik lityum birikimi nedeniyle ciddi şekilde engellenir. Lityum birikiminin homojenliğini iyileştirmede benzersiz avantajlara sahip olmasına rağmen, pratik uygulamalarda anyon türevli SEI'nin etkisi ideal değildir. Son zamanlarda, Tsinghua Üniversitesi'nden Zhang Qiang'ın araştırma grubu, kararlı bir anyon türevli SEI oluşturmak için elektrolit yapısını ayarlamak üzere anyon reseptörleri kullanmayı önerdi. Elektron eksikliği olan bor atomlarına sahip tris(pentaflorofenil)boran anyon reseptörü (TPFPB), bis(florosülfonimid) anyonu (FSI-) ile etkileşime girerek FSI-'nin indirgenme kararlılığını azaltır. Ek olarak, TFPPB'nin varlığında, elektrolitteki FSI- iyon kümelerinin (AGG) türü değişmekte ve FSI- daha fazla Li+ ile etkileşime girmektedir. Bu nedenle, FSI-'nin ayrışması Li2S üretimine yol açmakta ve anyon türevli SEI'nin stabilitesi artmaktadır.
SEI, elektrolitin indirgeyici ayrışma ürünlerinden oluşur. SEI'nin bileşimi ve yapısı esas olarak elektrolitin yapısı, yani çözücü, anyon ve Li+ arasındaki mikroskobik etkileşim tarafından kontrol edilir. Elektrolitin yapısı sadece çözücü ve lityum tuzunun türüyle değil, aynı zamanda tuzun konsantrasyonuyla da değişir. Son yıllarda, yüksek konsantrasyonlu elektrolit (HCE) ve lokalize yüksek konsantrasyonlu elektrolit (LHCE), kararlı bir SEI oluşturarak lityum metal anotlarını stabilize etmede benzersiz avantajlar göstermiştir. Çözücü ile lityum tuzu arasındaki molar oran düşüktür (2'den az) ve anyonlar, Li+'nın ilk solvasyon kılıfına girerek HCE veya LHCE'de temas iyon çiftleri (CIP) ve agregasyon (AGG) oluşturur. SEI'nin bileşimi daha sonra HCE ve LHCE'deki anyonlar tarafından düzenlenir ve bu anyon türevli SEI olarak adlandırılır. Lityum metal anotların stabilizasyonunda gösterdiği cazip performansa rağmen, mevcut anyon türevli SEI'ler pratik koşulların zorluklarını karşılamada yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle, gerçek koşullar altındaki zorlukların üstesinden gelmek için anyon türevli SEI'nin stabilitesini ve homojenliğini daha da iyileştirmek gerekmektedir.
CIP ve AGG formundaki anyonlar, anyon türevli SEI'nin ana öncülleridir. Genel olarak, anyonların elektrolit yapısı Li+ tarafından dolaylı olarak düzenlenir, çünkü çözücü ve seyreltici moleküllerin pozitif yükü zayıf bir şekilde lokalize olur ve anyonlarla doğrudan etkileşime giremez. Bu nedenle, anyonlarla doğrudan etkileşime girerek anyonik elektrolitlerin yapısını düzenlemeye yönelik yeni stratejiler büyük önem taşımaktadır.
Yayın tarihi: 22 Kasım 2021