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天津大學(xué)許運(yùn)華AEM: 基于醚基電解質(zhì)的鈉離子電池超長(zhǎng)壽命有機(jī)正極

有機(jī)正極材料在鈉離子電池（SIB）中受到廣泛關(guān)注，歸因于其低成本、結(jié)構(gòu)通用性和環(huán)境友好性。然而，有機(jī)材料的使用受到循環(huán)性能不理想的困擾，這都是由于：有機(jī)電極材料溶解、使用不合適的電解液和/或界面相容性導(dǎo)致的。

在此，天津大學(xué)許運(yùn)華教授等人通過將不溶性有機(jī)正極 N, N’-雙（甘氨酰）萘二亞胺與醚基電解質(zhì)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了SIBs的超長(zhǎng)循環(huán)壽命。

通過預(yù)先分解醚基電解質(zhì)中有機(jī)溶劑中的鹽類，構(gòu)建了薄而穩(wěn)定的富含無機(jī)物的固體電解質(zhì)中間相（SEI），有望實(shí)現(xiàn)快速電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)和有機(jī)電極在SIB中的穩(wěn)定循環(huán)性能。

圖1. 基于酯基和醚基電解質(zhì)的有機(jī)正極的電化學(xué)性能

基于這種不溶性有機(jī)正極的鈉離子電池在10C的高倍率下實(shí)現(xiàn)70 000次循環(huán)的優(yōu)異循環(huán)性能和57.3% 的容量保持率，超過了之前報(bào)道的所有SIB有機(jī)正極。

然而，在酯基電解質(zhì)中由于松散且不斷增長(zhǎng)的SEI層，其容量衰減快，循環(huán)壽命短。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了調(diào)節(jié)電解質(zhì)和SEI對(duì)實(shí)現(xiàn)高性能鈉有機(jī)電池的重要性。

圖2. 兩種電解質(zhì)中形成的SEI層差異

Ultralong Cycle Life Organic Cathode Enabled by Ether-Based Electrolytes for Sodium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI：10.1002/aenm.202101972

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