固体电解质界面(SEI)处的氟化锂(LiF)有助于聚合物基固态锂金属电池的稳定运行。目前,大多数构建氟化锂SEI的方法都是基于填料极性基团的设计。然而,填料的空间位阻如何影响LiF形成的机制尚不清楚。大邱庆北科学技术大学Jiwoong Yang和韩国基础科学研究院Jungwon Park通过调节聚合物复合固体电解质中反应单体上氮原子的甲基取代数,合成了三种具有不同空间位阻的多孔聚缩醛酰胺(PAN-X,X=NH2,NH-CH3,N-(CH3)2),以研究空间位阻对SEI中氟化锂含量的调节机制。
本文要点
(1)结果表明,双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(TFSI-)将在没有空间效应的情况下竞争电荷,而过大的空间位阻阻碍了TFSI-与极性基团之间的相互作用,减少了对电荷的获取。
(2)只有当氨基上的一个氢原子被甲基取代时,来自甲基的空间位阻才能阻止TFSI-在该方向上捕获电荷,从而促进电荷从极性基团转移到单独的TFSI-,并促进最大程度的LiF形成。这项工作为构建富含LiF的SEI提供了一个新的视角。
Zishao Zhao, et al. Regulating Steric Hindrance of Porous Organic Polymers in Composite Solid-State Electrolytes to Induce the Formation of LiF-Rich SEI in Li-Ion Batteries. Angew. 2023
DOI:10.1002/anie.202308738
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202308738