(אנודה ליתיום מתכת) שלב ממשק של אלקטרוליט מוצק חדש שמקורו באניון

בין -שלבי אלקטרוליטים מוצקים (SEI) נמצא בשימוש נרחב לתיאור השלב החדש שנוצר בין האנודה לאלקטרוליט בסוללות עבודה. סוללות מתכת של צפיפות אנרגיה גבוהה (Li) סוללות מתכת נפוצות קשות על ידי תצהיר ליתיום דנדריטי המונחה על ידי SEI לא אחיד. למרות שיש לו יתרונות ייחודיים בשיפור האחידות של תצהיר הליתיום, ביישומים מעשיים, ההשפעה של SEI שמקורו באניון אינה אידיאלית. לאחרונה הציעה קבוצת המחקר של ג'אנג צ'יאנג מאוניברסיטת צינגהואה להשתמש בקולטני אניון כדי להתאים את מבנה האלקטרוליטים לבניית SEI הנגזרת באניון יציב. הקולטן לאניון בורנה (Pentafluorophenyl) עם אטומי בורון חסרי אלקטרונים מקיים אינטראקציה עם האניון BIS (פלואורוסולפונימיד) (FSI-) כדי להפחית את יציבות הפחתה של FSI-. בנוסף, בנוכחות TFPPB, סוג אשכולות היונים (AGG) של FSI- באלקטרוליט השתנה, ו- FSI מקיים אינטראקציה עם יותר Li+. לפיכך, מקודמת פירוק ה- FSI- לייצור LI2s, ויציבות ה- SEI הנגזרת באניון משופרת.

SEI מורכב ממוצרי הפירוק הרדוקטיבי של האלקטרוליט. ההרכב והמבנה של SEI נשלטים בעיקר על ידי מבנה האלקטרוליט, כלומר האינטראקציה המיקרוסקופית בין הממס, האניון ו- Li+. מבנה האלקטרוליט משתנה לא רק עם סוג הממיס ומלח ליתיום, אלא גם עם ריכוז המלח. בשנים האחרונות, אלקטרוליט ריכוז גבוה (HCE) ואלקטרוליט ריכוז גבוה מקומי (LHCE) הראו יתרונות ייחודיים בייצוב אנודות ליתיום מתכת על ידי יצירת SEI יציב. היחס הטוחני של ממס למלח ליתיום הוא נמוך (פחות מ -2) ואניונים מכניסים לנדן הפיתוי הראשון של Li+, ויוצרים זוגות יונים מגעים (CIP) וצבירה (AGG) ב- HCE או LHCE. לאחר מכן מווסת את ההרכב של SEI על ידי אניונים ב- HCE ו- LHCE, הנקרא SEI הנגזר באניון. למרות הביצועים האטרקטיביים שלה בייצוב אנודות ליתיום מתכת, SEIs הנגזרים מאניונים אינם מספיקים בכדי לעמוד באתגרים של תנאים מעשיים. לפיכך, יש לשפר עוד יותר את היציבות והאחידות של SEI הנגזרת על ידי אניון כדי להתגבר על האתגרים בתנאים בפועל.

אניונים בצורה של CIP ו- AGG הם המבשרים העיקריים עבור SEI שמקורו באניון. באופן כללי, מבנה האלקטרוליטים של האניונים מוסדר בעקיפין על ידי Li+, מכיוון שהמטען החיובי של מולקולות ממס ומדליות הוא מקומי חלש ואינו יכול לקיים אינטראקציה ישירה עם אניונים. לפיכך, צפויות מאוד אסטרטגיות חדשות לוויסות מבנה האלקטרוליטים האניוניים על ידי אינטראקציה ישירה עם אניונים.