(אנודת מתכת ליתיום) שלב ממשק של אלקטרוליט מוצק חדש שמקורו באניונים

אינטרפאז אלקטרוליט מוצק (SEI) נמצא בשימוש נרחב לתיאור השלב החדש שנוצר בין האנודה והאלקטרוליט בסוללות פועלות.סוללות מתכת ליתיום בצפיפות אנרגיה גבוהה (Li) נפגעות קשות על ידי שקיעת ליתיום דנדריטי המונחה על ידי SEI לא אחיד.למרות שיש לו יתרונות ייחודיים בשיפור האחידות של שקיעת ליתיום, ביישומים מעשיים, ההשפעה של SEI שמקורו באניונים אינה אידיאלית.לאחרונה, קבוצת המחקר של Zhang Qiang מאוניברסיטת Tsinghua הציעה להשתמש בקולטנים לאניונים כדי להתאים את מבנה האלקטרוליטים כדי לבנות SEI יציב שמקורו באניונים.קולטן האניון tris(pentafluorophenyl)borane (TPFPB) עם אטומי בורון חסרי אלקטרונים יוצר אינטראקציה עם האניון bis(fluorosulfonimide) (FSI-) כדי להפחית את יציבות ההפחתה של FSI-.בנוסף, בנוכחות TFPPB, סוג צבירי היונים (AGG) של FSI- באלקטרוליט השתנה, ו-FSI- מקיים אינטראקציה עם יותר Li+.לכן, הפירוק של FSI- מקודם לייצור Li2S, והיציבות של SEI שמקורו באניונים משתפרת.

SEI מורכב מתוצרי הפירוק הרדוקטיביים של אלקטרוליט.ההרכב והמבנה של SEI נשלטים בעיקר על ידי מבנה האלקטרוליט, כלומר האינטראקציה המיקרוסקופית בין הממס, האניון וה-Li+.מבנה האלקטרוליט משתנה לא רק עם סוג הממס ומלח הליתיום, אלא גם עם ריכוז המלח.בשנים האחרונות, אלקטרוליט בריכוז גבוה (HCE) ואלקטרוליט בריכוז גבוה (LHCE) הראו יתרונות ייחודיים בייצוב אנודות מתכת ליתיום על ידי יצירת SEI יציב.היחס המולרי של ממס למלח ליתיום נמוך (פחות מ-2) ואניונים מוכנסים למעטפת הפתרון הראשונה של Li+, ויוצרים זוגות יוני מגע (CIP) ואגרגציה (AGG) ב-HCE או LHCE.ההרכב של SEI מווסת לאחר מכן על ידי אניונים ב-HCE וב-LHCE, הנקרא SEI שמקורו באניונים.למרות הביצועים האטרקטיביים שלה בייצוב אנודות מתכת ליתיום, SEI נוכחיים שמקורם באניונים אינם מספיקים לעמוד באתגרים של תנאים מעשיים.לכן, יש צורך לשפר עוד יותר את היציבות והאחידות של SEI שמקורו באניונים כדי להתגבר על האתגרים בתנאים בפועל.

אניונים בצורה של CIP ו-AGG הם המבשרים העיקריים ל-SEI שמקורו באניונים.באופן כללי, מבנה האלקטרוליט של אניונים מווסת בעקיפין על ידי Li+, מכיוון שהמטען החיובי של מולקולות הממס והמדלל הוא מקומי חלש ואינו יכול לקיים אינטראקציה ישירה עם אניונים.לכן, אסטרטגיות חדשות לוויסות המבנה של אלקטרוליטים אניונים על ידי אינטראקציה ישירה עם אניונים צפויות מאוד.