通過調(diào)節(jié)離子溶劑化結(jié)構(gòu)來構(gòu)建強(qiáng)大的正負(fù)極界面是電解液設(shè)計(jì)的原則。
然而，電解液/溶劑化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和理論原則，及其對(duì)電化學(xué)性能的影響仍然是模糊的。
圖1 電解液溶劑化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和物理性質(zhì)研究展示圖
基于此，廈門大學(xué)董全峰、鄭明森團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications發(fā)表題為《A weakly coordinating-intervention strategy for modulating Na+?solvation sheathes and constructing robust interphase in sodium-metal batteries》的研究論文。
圖2 通過分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬，研究不同電解液的溶劑化環(huán)境
文中，作者提出了一種陽離子弱配位干預(yù)策略，用于調(diào)節(jié) Na+ 的溶劑化鞘，并在鈉金屬電池中構(gòu)建穩(wěn)健的正負(fù)極界面結(jié)構(gòu)。
與局部高濃度電解液不同，1,2-二氟苯可以與Na+弱配位，從而將溶劑化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為Na+陰離子結(jié)合結(jié)構(gòu)，并通過與鹽分解結(jié)合來加強(qiáng)正負(fù)極界面的形成。
此外，還揭示了電極界面性質(zhì)與溶劑化結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性，這可以通過弱配位來調(diào)節(jié)。
圖3 Na||Cu和Na||Na電池的電化學(xué)性能測(cè)試展示圖
最終，在1mA cm?2的Na‖Cu電池中，經(jīng)過調(diào)節(jié)的電解液在循環(huán)600次中的庫(kù)侖效率達(dá)到 97.5%，在Na‖Na電池中的壽命更長(zhǎng)(2500h)。
同時(shí)，Na‖PB電池實(shí)現(xiàn)了在4.8V下的長(zhǎng)期運(yùn)行，以及在寬溫度下的運(yùn)行。
文獻(xiàn)信息：Wang, C., Sun, Z., Liu, Y. et al. A weakly coordinating-intervention strategy for modulating Na+ solvation sheathes and constructing robust interphase in sodium-metal batteries. Nat Commun 15, 6292 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50751-w
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