(Anoda litowo-metalowa) Faza międzyfazowa nowego stałego elektrolitu pochodzącego od anionów

Interfaza stałego elektrolitu (SEI) jest szeroko stosowana do opisu nowej fazy utworzonej pomiędzy anodą a elektrolitem w pracujących akumulatorach.Baterie litowo-metalowe (Li) o dużej gęstości energii są poważnie utrudniane przez osadzanie się dendrytycznego litu pod wpływem nierównomiernego SEI.Chociaż ma wyjątkowe zalety w poprawianiu równomierności osadzania litu, w praktycznych zastosowaniach efekt SEI pochodzącego z anionów nie jest idealny.Niedawno grupa badawcza Zhanga Qianga z Uniwersytetu Tsinghua zaproponowała wykorzystanie receptorów anionowych do dostosowania struktury elektrolitu w celu skonstruowania stabilnego SEI pochodzącego z anionów.Receptor anionów tris(pentafluorofenylo)boranu (TPFPB) z atomami boru z niedoborem elektronów oddziałuje z anionem bis(fluorosulfonimidu) (FSI-), zmniejszając stabilność redukcji FSI-.Ponadto w obecności TFPPB zmienił się rodzaj klastrów jonowych (AGG) FSI- w elektrolicie, a FSI- oddziałuje z większą ilością Li+.Dlatego wspomagany jest rozkład FSI- w celu wytworzenia Li2S i poprawia się stabilność SEI pochodzącego z anionów.

SEI składa się z produktów redukcyjnego rozkładu elektrolitu.Skład i struktura SEI są kontrolowane głównie przez strukturę elektrolitu, to znaczy mikroskopijne oddziaływanie pomiędzy rozpuszczalnikiem, anionem i Li+.Struktura elektrolitu zmienia się nie tylko w zależności od rodzaju rozpuszczalnika i soli litu, ale także od stężenia soli.W ostatnich latach elektrolit o wysokim stężeniu (HCE) i zlokalizowany elektrolit o wysokim stężeniu (LHCE) wykazały wyjątkowe zalety w stabilizowaniu anod litowo-metalowych poprzez tworzenie stabilnego SEI.Stosunek molowy rozpuszczalnika do soli litu jest niski (mniej niż 2), a aniony są wprowadzane do pierwszej powłoki solwatacyjnej Li+, tworząc kontaktowe pary jonów (CIP) i agregację (AGG) w HCE lub LHCE.Skład SEI jest następnie regulowany przez aniony w HCE i LHCE, co nazywa się SEI pochodnym anionów.Pomimo atrakcyjnych właściwości stabilizujących anody litowo-metalowe, obecne SEI na bazie anionów są niewystarczające, aby sprostać wyzwaniom warunków praktycznych.Dlatego konieczna jest dalsza poprawa stabilności i jednorodności SEI pochodzącego z anionów, aby stawić czoła wyzwaniom w rzeczywistych warunkach.

Aniony w postaci CIP i AGG są głównymi prekursorami SEI pochodnymi anionów.Ogólnie rzecz biorąc, struktura elektrolitowa anionów jest pośrednio regulowana przez Li+, ponieważ dodatni ładunek cząsteczek rozpuszczalnika i rozcieńczalnika jest słabo zlokalizowany i nie może bezpośrednio oddziaływać z anionami.Dlatego też bardzo oczekiwane są nowe strategie regulacji struktury elektrolitów anionowych poprzez bezpośrednie oddziaływanie z anionami.