胡勇胜&陆雅翔ACS Energy Letters: 反其道而行之！超低浓钠离子电池电解液

北2北

2020-03-20

电解液在储能器件中是不可或缺的，调控电解液浓度能够实现电池功能设计的关键策略。对于钠离子电池电解液来说，由于Na⁺的斯托克斯半径和脱溶剂能量比Li⁺都要低，因此理论上采用较低的钠离子浓度就可以实现相同的动力学性能。有鉴于此，中科院物理所的胡勇胜研究员与陆雅翔副研究员报道了一种浓度只有0.3M的超低浓钠离子电解液并对其在钠离子全电池中的性能进行了检测。

本文要点

1) 研究人员以NaPF₆为电解质盐以碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丙烯酯(PC)为溶剂配制了一系列不同浓度的电解液然后对其物化性质进行了测试。离子电导率与浓度呈向下抛物线关系，即浓度越高，电导率增长速度越慢，这是受离子载体数和迁移率的影响。在较低温度下，离子电导率随浓度的增加而变化较小。粘度随浓度的增加呈向上抛物线状增长，在较低温度下变化较大。

2) 研究人员对比了不同浓度的电解液对无序碳负极-层状O₃型NaCu_1/9Ni_2/9Fe_1/3Mn_1/3O₂钠离子全电池电化学性能的影响。结果表明0.3M的超低浓电解液在中等倍率下能够实现119mAh/g的比容量。虽然1M 的电解液能够实现121mAh/g的比容量，但是其库伦效率（98-99%）低于低浓体系（99.9%）。

3) 研究人员对低浓电解液在低温下的性能进行了考察来评估其动力学特征。结果表明低浓电解液在低温下能够使电池更好地化成，其低温下的低粘度还使得电解液对于高载量正极的浸润性得到了改善。在-30℃的低温下该电解液能够实现110mAh/g的可逆容量。

Yuqi Li et al, Ultralow-Concentration Electrolyte for Na-Ion Batteries, ACS Energy Letters, 2020

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00337

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00337