基于鈉金屬負(fù)極(SMAs)的可充電池具有比傳統(tǒng)鈉離子電池高得多的能量密度。然而，SMA的使用帶來(lái)了枝晶生長(zhǎng)和不穩(wěn)定的固體/電解質(zhì)界面(SEI)形成的內(nèi)在挑戰(zhàn)。這種情況在高溫(>55 °C, HT)時(shí)會(huì)進(jìn)一步惡化。

華中科技大學(xué)黃云輝、同濟(jì)大學(xué)羅巍等報(bào)道了一種1 m NaTFSI-環(huán)丁砜(SL)/FEC/1,3,6-己烷三甲腈(HTCN)（體積比為 7:2:1 )電解液（表示為NaTFSI-SFH），以解決上述“HT挑戰(zhàn)”。

圖1 Na/NVPOF電池與設(shè)計(jì)的NaTFSI-SFH電解液在高溫下工作的示意圖

在該設(shè)計(jì)中，熱穩(wěn)定的NaTFSI鹽被用于具有高閃點(diǎn)和高氧化穩(wěn)定性且具有強(qiáng)吸電子磺?；腟L溶劑中，而FEC和HTCN分子的共溶劑化對(duì)于建立穩(wěn)定的電極界面是必要的，它們分別優(yōu)先吸附在Na負(fù)極和Na₃V₂(PO₄)₂O₂F(NVPOF)正極上。FEC分子可實(shí)現(xiàn)快速鈉負(fù)極鈍化，同時(shí)HTCN的三個(gè)富電子-C≡ N基團(tuán)與NVPOF的電正性金屬離子相互作用，屏蔽了正極界面發(fā)生的溶劑侵蝕。

圖2 全電池的電化學(xué)性能

得益于全方位的保護(hù)，該電解液實(shí)現(xiàn)了Na/NVPOF電池在60 °C下的高容量保持率（1 C下經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后容量保持率為91.7%），平均庫(kù)倫效率（CE）高達(dá)99.6%。即使在80 °C下，電池在100次循環(huán)后仍能提供89.1%的初始容量，而對(duì)照樣品在30次循環(huán)內(nèi)迅速失效。這項(xiàng)研究的結(jié)果為開(kāi)發(fā)能夠在高溫下工作的金屬可充電池提供了重要的指導(dǎo)。

圖3 鈉負(fù)極上的SEI分析

Toward High Temperature Sodium Metal Batteries via Regulating the Electrolyte/Electrode Interfacial Chemistries. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01100