JACS：精制电解质和界面化学以实现高能无阳极可充电钠电池

Nanoyu

2023-11-17

无阳极可充电钠电池是“超越锂”高能量电化学存储技术的最终选择之一。无阳极电池仅使用阴极的活性钠离子进行操作，通常报告其循环寿命相当有限，因为电解质化学不稳定，阻碍了阳极有效的钠电镀/剥离以及阳极的高电压运行。层状氧化物阴极。合理设计电解质以提高其与电极的相容性是实现电池的关键。

近日，中科院化学所辛森研究员，郭玉国研究员，万立骏院士从物理化学的角度提出，电解质的溶剂化结构和阳极/阴极的稳定界面在无阳极 RSB 的性能中起着至关重要的作用。

文章要点

1）通过仔细调节共溶剂的化学成分，二元醚电解质具有高摩尔分数的抗还原和抗氧化溶剂化结构（Na-G2-(PF₆)₂ 和 Na-(G2)-(G4)），以获得足够大的电压窗口，这构成了构建高能电池的基础。

2）在正常浓度（1 M）的 NaPF₆ 盐下，电解质在 Al−C 集流体表面电沉积 Na 金属期间促进富含 NaF SEI 的“共生成”，从而有效钝化沉积的 Na 金属，有助于无枝晶的平面外延金属生长。在阴极侧，电解质与 P2-/O3 层状氧化物材料的高压（放电）充电以及使用 NCO 作为自牺牲 Na 补充以补偿初始 Na 损失兼容。

3）使用该电解质，组装无阳极RSB，电池级比能>300 Wh/kg，在材料成本方面优于石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电池和资源的可持续性。改进电解质结构和界面化学的设计策略可以应用于具有类似工作机制的其他电化学系统（例如可充电锂/钾电池），这可以促进高能可充电电池的研究和开发。

参考文献

Yu-Ying Zhang, et al, Refined Electrolyte and Interfacial Chemistry toward Realization of High-Energy Anode-Free Rechargeable Sodium Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c07804

https://doi.org/10.1021/jacs.3c07804