고농도 전해액 음이온 기반 용매 분해 네트워크

고농도 전해액(HCE)은 견고한 무기물 기반 고체 전해질 계면(SEI) 형성 능력 때문에 활발히 연구되고 있습니다. HCE의 SEI 조성은 묽은 전해액과 다르지만, 이러한 변화를 유도하는 음이온 매개 반응 네트워크는 아직 불분명합니다. 관련된 라디칼 중간체의 복잡성과 일시적인 특성으로 인해 초기 SEI 형성 메커니즘에 대한 포괄적인 이해가 부족했습니다. 본 연구에서는 자동화된 반응 탐색 및 미세동역학 모델링(MKM)을 활용하여 음이온 매개 전해액 분해를 지배하는 반응 네트워크를 규명했습니다. LiFSI 및 LiTFSI에서 파생된 환원된 음이온 종 존재 하에 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 디메틸 카보네이트(DMC), 아세토니트릴(AN)의 분해 경로를 포괄적으로 분석했습니다. 연구 결과, 플루오라이드(F⁻) 및 TFSI⁻ 조각에 의해 구동되는 용매 분해 반응이 동역학적으로 접근 가능한 경로를 가지고 있음을 확인했습니다. 특히 무기물 LiF 및 개환 유기 카보네이트 형성을 촉진하는 특정 경로를 식별했습니다. 미세동역학 모델링은 F⁻가 빠르게 소모되는 동인으로 작용하여 생성물 분포를 열역학적으로 안정적인 플루오로-유기 종으로 전환시킨다는 것을 보여주었습니다. 이러한 결과는 HCE에서 관찰되는 독특한 SEI 화학에 대한 분자 수준의 설명을 제공하며, 음이온-용매 상호작용 조절이 계면 성장 제어에 효과적인 방법임을 시사합니다.