(آند فلزی لیتیوم) فاز سطحی الکترولیت جامد جدید مشتق شده از آنیون

اینترفاز الکترولیت جامد (SEI) به طور گسترده ای برای توصیف فاز جدید تشکیل شده بین آند و الکترولیت در باتری های در حال کار استفاده می شود.باتری های فلزی لیتیوم (Li) با چگالی انرژی بالا به شدت توسط رسوب لیتیوم دندریتی که توسط SEI غیریکنواخت هدایت می شود، مختل می شوند.اگرچه دارای مزایای منحصر به فردی در بهبود یکنواختی رسوب لیتیوم است، اما در کاربردهای عملی، اثر SEI مشتق از آنیون ایده آل نیست.اخیراً، گروه تحقیقاتی Zhang Qiang از دانشگاه Tsinghua پیشنهاد استفاده از گیرنده های آنیونی را برای تنظیم ساختار الکترولیت برای ساخت یک SEI مشتق از آنیون پایدار ارائه کرده است.گیرنده آنیون تریس (پنتافلوروفنیل) بوران (TPFPB) با اتم‌های بور دارای کمبود الکترون با آنیون بیس (فلوروسولفونیمید) (FSI-) تعامل می‌کند تا پایداری کاهش FSI- را کاهش دهد.علاوه بر این، در حضور TFPPB، نوع خوشه‌های یونی (AGG) FSI- در الکترولیت تغییر کرده است و FSI- با Li+ بیشتری تعامل می‌کند.بنابراین، تجزیه FSI- برای تولید Li2S ترویج می‌شود و پایداری SEI مشتق از آنیون بهبود می‌یابد.

SEI از محصولات تجزیه تقلیلی الکترولیت تشکیل شده است.ترکیب و ساختار SEI عمدتاً توسط ساختار الکترولیت کنترل می شود، یعنی برهمکنش میکروسکوپی بین حلال، آنیون و Li+.ساختار الکترولیت نه تنها با نوع حلال و نمک لیتیوم، بلکه با غلظت نمک نیز تغییر می کند.در سال‌های اخیر، الکترولیت با غلظت بالا (HCE) و الکترولیت با غلظت بالا (LHCE) مزایای منحصر به فردی را در تثبیت آندهای فلزی لیتیوم با تشکیل یک SEI پایدار نشان داده‌اند.نسبت مولی حلال به نمک لیتیوم کم است (کمتر از 2) و آنیون ها به اولین غلاف حلالیت Li+ وارد می شوند و جفت یون های تماسی (CIP) و تجمع (AGG) را در HCE یا LHCE تشکیل می دهند.ترکیب SEI متعاقباً توسط آنیون‌های موجود در HCE و LHCE تنظیم می‌شود که به آن SEI مشتق از آنیون می‌گویند.علیرغم عملکرد جذاب آن در تثبیت آندهای فلزی لیتیوم، SEIهای مشتق از آنیون فعلی در مواجهه با چالش‌های شرایط عملی کافی نیستند.بنابراین، بهبود بیشتر پایداری و یکنواختی SEI مشتق از آنیون برای غلبه بر چالش‌ها در شرایط واقعی ضروری است.

آنیون ها به شکل CIP و AGG پیش سازهای اصلی SEI مشتق از آنیون هستند.به طور کلی، ساختار الکترولیت آنیون ها به طور غیرمستقیم توسط Li+ تنظیم می شود، زیرا بار مثبت مولکول های حلال و رقیق کننده ضعیف است و نمی تواند مستقیماً با آنیون ها تعامل داشته باشد.بنابراین، استراتژی‌های جدید برای تنظیم ساختار الکترولیت‌های آنیونی با برهمکنش مستقیم با آنیون‌ها بسیار پیش‌بینی می‌شود.