Mit Solid Electrolyte Interphase (SEI) wird häufig die neue Phase beschrieben, die sich in funktionierenden Batterien zwischen der Anode und dem Elektrolyten bildet.Lithiummetallbatterien (Li) mit hoher Energiedichte werden durch die dendritische Lithiumablagerung, die durch eine ungleichmäßige SEI verursacht wird, stark beeinträchtigt.Obwohl es einzigartige Vorteile bei der Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Lithiumabscheidung bietet, ist die Wirkung von anionbasiertem SEI in praktischen Anwendungen nicht ideal.Kürzlich schlug die Forschungsgruppe von Zhang Qiang von der Tsinghua-Universität vor, Anionenrezeptoren zur Anpassung der Elektrolytstruktur zu verwenden, um eine stabile, von Anionen abgeleitete SEI zu konstruieren.Der Tris(pentafluorphenyl)boran-Anionenrezeptor (TPFPB) mit elektronenarmen Boratomen interagiert mit dem Bis(fluorsulfonimid)-Anion (FSI-), um die Reduktionsstabilität von FSI- zu verringern.Darüber hinaus hat sich in Gegenwart von TFPPB die Art der Ionencluster (AGG) von FSI- im Elektrolyten verändert und FSI- interagiert mit mehr Li+.Daher wird die Zersetzung von FSI- unter Bildung von Li2S gefördert und die Stabilität von anionenbasiertem SEI verbessert.
SEI besteht aus den reduktiven Zersetzungsprodukten des Elektrolyten.Die Zusammensetzung und Struktur von SEI werden hauptsächlich durch die Struktur des Elektrolyten gesteuert, d. h. durch die mikroskopische Wechselwirkung zwischen Lösungsmittel, Anion und Li+.Die Struktur des Elektrolyten ändert sich nicht nur mit der Art des Lösungsmittels und Lithiumsalzes, sondern auch mit der Konzentration des Salzes.In den letzten Jahren haben hochkonzentrierte Elektrolyte (HCE) und lokalisierte hochkonzentrierte Elektrolyte (LHCE) einzigartige Vorteile bei der Stabilisierung von Lithiummetallanoden durch die Bildung einer stabilen SEI gezeigt.Das Molverhältnis von Lösungsmittel zu Lithiumsalz ist niedrig (weniger als 2) und Anionen werden in die erste Solvathülle von Li+ eingeführt, wodurch Kontaktionenpaare (CIP) und Aggregation (AGG) in HCE oder LHCE gebildet werden.Die Zusammensetzung von SEI wird anschließend durch Anionen in HCE und LHCE reguliert, was als anion-derived SEI bezeichnet wird.Trotz ihrer attraktiven Leistung bei der Stabilisierung von Lithiummetallanoden reichen aktuelle anionbasierte SEIs nicht aus, um den Herausforderungen der praktischen Bedingungen gerecht zu werden.Daher ist es notwendig, die Stabilität und Einheitlichkeit der von Anionen abgeleiteten SEI weiter zu verbessern, um die Herausforderungen unter tatsächlichen Bedingungen zu meistern.
Anionen in Form von CIP und AGG sind die Hauptvorläufer für von Anionen abgeleitete SEI.Im Allgemeinen wird die Elektrolytstruktur von Anionen indirekt durch Li+ reguliert, da die positive Ladung von Lösungsmittel- und Verdünnungsmittelmolekülen schwach lokalisiert ist und nicht direkt mit Anionen interagieren kann.Daher werden neue Strategien zur Regulierung der Struktur anionischer Elektrolyte durch direkte Wechselwirkung mit Anionen mit Spannung erwartet.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. November 2021