(Anoda litowo-metalowa) Faza międzyfazowa nowego elektrolitu stałego na bazie anionów

Interfaza stałego elektrolitu (SEI) jest szeroko stosowana do opisu nowej fazy utworzonej między anodą a elektrolitem w pracujących akumulatorach.Baterie litowo-metalowe (Li) o wysokiej gęstości energii są poważnie utrudnione przez dendrytyczne osadzanie litu kierowane przez niejednorodny SEI.Chociaż ma wyjątkowe zalety w poprawie jednorodności osadzania litu, w praktycznych zastosowaniach efekt SEI pochodzącego z anionów nie jest idealny.Niedawno grupa badawcza Zhang Qiang 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 i FSI- oddziałuje z większą ilością Li+.W związku z tym promowany jest rozkład FSI- z wytworzeniem Li2S i poprawia się stabilność SEI pochodzącego z anionów.

SEI składa się z produktów redukcyjnego rozkładu elektrolitu.Skład i struktura SEI są głównie kontrolowane przez strukturę elektrolitu, czyli mikroskopowe oddziaływanie między rozpuszczalnikiem, anionem i Li+.Struktura elektrolitu zmienia się nie tylko wraz z rodzajem rozpuszczalnika i soli litu, ale także ze stężeniem soli.W ostatnich latach elektrolit o wysokim stężeniu (HCE) i zlokalizowany elektrolit o wysokim stężeniu (LHCE) wykazały wyjątkowe zalety w zakresie stabilizacji anod litowo-metalowych poprzez tworzenie stabilnego SEI.Stosunek molowy rozpuszczalnika do soli litu jest niski (mniej niż 2), a aniony są wprowadzane do pierwszej osłony solwatacyjnej Li+, tworząc pary jonów kontaktowych (CIP) i agregację (AGG) w HCE lub LHCE.Skład SEI jest następnie regulowany przez aniony w HCE i LHCE, co nazywa się SEI pochodzenia anionowego.Pomimo atrakcyjnych wyników w zakresie stabilizacji anod litowo-metalowych, obecne SEI na bazie anionów są niewystarczające do sprostania wyzwaniom warunków praktycznych.Dlatego konieczne jest dalsze poprawianie stabilności i jednorodności SEI pochodzącego z anionów, aby sprostać wyzwaniom w rzeczywistych warunkach.

Aniony w postaci CIP i AGG są głównymi prekursorami SEI pochodzących z anionów.Ogólnie rzecz biorąc, struktura elektrolitu anionów jest pośrednio regulowana przez Li+, ponieważ dodatni ładunek cząsteczek rozpuszczalnika i rozcieńczalnika jest słabo zlokalizowany i nie może bezpośrednio oddziaływać z anionami.Dlatego bardzo oczekuje się nowych strategii regulacji struktury elektrolitów anionowych poprzez bezpośrednie oddziaływanie z anionami.