(Anodo metallico al litio) Fase interfacciale di nuovi elettroliti solidi derivati ​​da anioni

L'interfase elettrolita solido (SEI) è ampiamente utilizzato per descrivere la nuova fase formata tra l'anodo e l'elettrolita nelle batterie di lavoro. Le batterie metalliche al litio ad alta densità di energia (Li) sono gravemente ostacolate dalla deposizione di litio dendritico guidata da SEI non uniforme. Sebbene abbia vantaggi unici nel migliorare l'uniformità della deposizione di litio, in applicazioni pratiche, l'effetto della SEI derivata dall'anione non è l'ideale. Recentemente, il gruppo di ricerca di Zhang Qiang dell'Università di Tsinghua ha proposto di utilizzare i recettori anioni per regolare la struttura degli elettroliti per costruire un SEI derivato da anioni stabile. Il recettore anionico di Tris (pentafluorofenil) borane (TPFPB) con atomi di boro con deficit di elettroni interagisce con l'anione BIS (fluorosulfonimide) (FSI-) per ridurre la stabilità di riduzione di FSI-. Inoltre, in presenza di TFPPB, il tipo di cluster ionici (AGG) di FSI- nell'elettrolita è cambiato e FSI-interagisce con più Li+. Pertanto, la decomposizione di FSI- è promossa per produrre LI2 e la stabilità del SEI derivato dall'anione è migliorata.

SEI è composto dai prodotti di decomposizione riduttiva dell'elettrolita. La composizione e la struttura della SEI sono principalmente controllate dalla struttura dell'elettrolita, cioè l'interazione microscopica tra solvente, anione e Li+. La struttura dell'elettrolita cambia non solo con il tipo di solvente e sale al litio, ma anche con la concentrazione del sale. Negli ultimi anni, l'elettrolita ad alta concentrazione (HCE) e l'elettrolita localizzato ad alta concentrazione (LHCE) hanno mostrato vantaggi unici nella stabilizzazione di anodi metallici di litio formando una SEI stabile. Il rapporto molare tra solvente e sale al litio è basso (meno di 2) e gli anioni vengono introdotti nella prima guaina di solvatazione di Li+, formando coppie di ioni di contatto (CIP) e aggregazione (AGG) in HCE o LHCE. La composizione di SEI è successivamente regolata dagli anioni in HCE e LHCE, che si chiama SEI derivato anionico. Nonostante le sue prestazioni interessanti nella stabilizzazione di anodi di metallo di litio, le attuali SEIS derivate dall'anione sono insufficienti nel far fronte alle sfide delle condizioni pratiche. Pertanto, è necessario migliorare ulteriormente la stabilità e l'uniformità del SEI derivato dall'anione per superare le sfide in condizioni reali.

Gli anioni sotto forma di CIP e AGG sono i principali precursori della SEI derivata da anioni. In generale, la struttura degli elettroliti degli anioni è indirettamente regolata da Li+, poiché la carica positiva delle molecole di solvente e diluente è debolmente localizzata e non può interagire direttamente con gli anioni. Pertanto, sono molto anticipate nuove strategie per regolare la struttura degli elettroliti anionici interagendo direttamente con gli anioni.