由于形成可溶、連續(xù)增厚的SEI層和電極穩(wěn)定性差，傳統(tǒng)的碳酸鹽基電解液在鈉離子電池（SIB）中的廣泛應(yīng)用遇到了許多障礙。相比之下，由于其穩(wěn)定的溶劑化結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性，醚基電解液（EBEs）可形成高質(zhì)量的SEI并表現(xiàn)出與電極的良好相容性，從而實(shí)現(xiàn)高度可逆反應(yīng)和快速的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

在此，北京理工大學(xué)吳川教授、白瑩教授及李雨副研究員等人全面總結(jié)了EBEs的基本原理，包括其基本物理化學(xué)性質(zhì)及電解液組分的優(yōu)化。一般來說，EBEs具有高離子電導(dǎo)率、相對(duì)低的氧化電位，尤其是優(yōu)異的還原穩(wěn)定性。通過比較不同醚類溶劑和鈉鹽的性質(zhì)和溶劑化效果，由于其高穩(wěn)定性、離子電導(dǎo)率和SEI形成，DEGDME中的NaCF₃SO₃似乎是最合適的電解質(zhì)。隨后，深入討論了EBEs優(yōu)異性能的獨(dú)特性和機(jī)理，綜述了溶劑共插層在石墨、軟碳和硬碳材料中的性能、行為、機(jī)理和條件。

此外，鑒于EBEs可極大提高電極的電化學(xué)性能，作者分析了其化學(xué)性質(zhì)、界面特性、電極性能和電池性能之間的關(guān)系：（1）EBEs可調(diào)節(jié)電極上薄的、富含無機(jī)物的層狀SEI的形成，這有助于高ICE、穩(wěn)定循環(huán)和高倍率性能；（2）EBEs由于醚溶劑的飽和鍵而顯示出與電極的極好相容性。

圖1. 電解液化學(xué)、SEI特性、電極性能和電池性能之間的影響關(guān)系總結(jié)

最后，作者提出了EBEs發(fā)展的挑戰(zhàn)和未來展望：

（1）闡明電解液對(duì)電極行為和結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理。為什么EBEs會(huì)影響電極反應(yīng)及是否會(huì)引起電極結(jié)構(gòu)變化仍不清楚，電極與EBEs之間的相互作用需要進(jìn)一步探索；

（2）加強(qiáng)對(duì)EBEs基本特性和溶劑化作用的認(rèn)識(shí)。碳酸鹽基電解液的類似性質(zhì)在鋰/鈉離子電池中得到了充分研究，但對(duì)醚基電解液的研究很少；

（3）探索先進(jìn)的計(jì)算模擬和表征技術(shù)。先進(jìn)計(jì)算模擬將有助于模擬電解液的行為、與電極作用及SEI形成/演化過程，先進(jìn)表征技術(shù)對(duì)準(zhǔn)確獲得電解液和界面實(shí)際特性至關(guān)重要。

（4）提高高壓穩(wěn)定性。高壓正極可提高SIBs的能量密度，應(yīng)擴(kuò)大EBEs相對(duì)較窄的電壓窗口；

（5）設(shè)計(jì)新型電解液并定制理想的SEI層。具有薄、富含無機(jī)成分和層狀結(jié)構(gòu)的SEI可有效提高電池性能，因此可通過定制電解液組合物以獲得理想的SEI層。

圖2. 用于高性能SIBs的EBEs研究方向展望

Ether-based electrolytes for sodium ion batteries, Chemical Society Reviews 2022. DOI: 10.1039/D1CS00948F