Li-ioner transporterer på tværs af elektrolytter og SEI

Li-ion-transportens kinetik på tværs af elektrolytten og SEI er sædvanligvis det hastighedsbestemmende trin i Li-plettering-stripningsprocessen. Før galvanisering på anodeoverfladen, Li-ioner migrerer fra en katode til en anode gennem porer i en separator, der er fyldt med elektrolytter. Li-metaloverfladen, der vender mod porerne i separatoren, bliver beriget med Li-ioner på grund af deres ophobning inde i porerne. Dermed, det friske Li-metal deponeres selektivt på disse områder med en højere koncentration af Li-ioner, danner en ujævn Li-metaloverflade, samt dendritisk Li-vækst.

For nylig, forskergruppen af ​​professor Hengxing Ji fra University of Science and Technology i Kina præsenterer et belægningslag dannet af COF-LZU1-partikler på en kommerciel polypropylen (PP) separator for at omfordele Li-ionerne, der passerer gennem PP-porerne.

Mellemlaget omfatter tætpakkede partikler af en Schiff-baseret kovalent organisk ramme (COF) COF-LZU1, som er en elektronisk isolator med en høj kemisk og termisk stabilitet indeholdende velafstemte kanaler på ~1,8 nm i diameter. Nanokanalerne i COF-LZU1-partiklerne i belægningslaget hindrer migrationen af ​​anioner mellem elektroderne, hvilket fører til et højt Li-ion-overførselstal på 0,77±0,01, som længe har været anset for at øge energieffektiviteten af ​​Li-batterier.

Ud over, Li-ioner bevæger sig gennem COF-LZU1-laget, analogt med perler, der passerer gennem et Galton-bræt. denne proces, for et stort antal perler, statistisk tilnærmer normalfordelingen. I denne forbindelse COF-LZU1-laget tjener til effektivt at omfordele Li-ionerne, der passerer gennem porerne i den kommercielle separator, for at give en ensartet fordeling, som kan omdanne den mosede eller dendritiske Li til en jævn Li-aflejring, giver forbedret batteriydelse. Mekanismen for COF-LZU1-lagets adfærd kan udvides til forskellige typer porøse materialer for at regulere ionfordelinger i forskellige energilagrings- eller omdannelsessystemer.