近年来,钠离子电池(NIBs)以其丰富的资源和相似的工作机理,作为锂离子电池(LIBs)的替代品,在下一代可充电电池系统方面受到人们越来越多的关注。尽管在探索包含各种负极和正极的高性能电极材料方面已经取得了相当大的进展,但其中大多数还没有达到进一步集成到应用的地步。因此,除电极处理外,还应考虑其他影响因素,以进一步完善电池性能。在这方面,电解液作为由盐、溶剂或添加剂组成的基本成分,对电池的稳定运行起着至关重要的作用。
基于此,东北师范大学吴兴隆教授报道了通过调节高配位构型以显著抑制溶剂活性,开发了一种改性的醚基电解质,将3.04 m NaPF6溶解在二乙二醇二甲醚(DEGDME)中,并加入体积比为10:1的1,3-二氧戊环(DOL)稀释剂,不仅具有高度的氧化稳定性,而且还适用于各种负极。所设计的电解质能够承受高达4.5 V的Na3V2(PO4)2O2F(NVPF)正极,并伴随着坚固的界面,具有丰富且均匀分布的富无机组分。
文章要点
1)通过独特的Na+-溶剂共嵌入方式与石墨负极集成,石墨//NVPF全电池表现出出色的倍率性能和前所未有的循环稳定性(100 mA h g-1即使在1300次循环中也保持在0.2Ag-1,相当于容量保持率90%,相当于每循环约0.0077%的极低容量衰减率),从而获得了具有出色性能的石墨基Na离子全电池。
2)为了进一步证明所设计的电解液对其他负极的普适性,提高整体能量密度,将制备好的硬炭负极和NVPF正极组成的全电池以3.72 V的平均输出电压(相当于基于阳极/阴极总质量的247 W h kg-1的极高能量密度),所有的电化学性能都优于大多数采用碳酸盐基电解液的电池。
总之,这项工作增加了用于NIBs的电解质的丰富性和选择性多样性,使之成为最有希望应用于NIBs的电解质之一。
参考文献
Hao-Jie Liang, et al, Ether-based electrolyte chemistry towards high-voltage and long-life Na-ion full batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202112550
https://doi.org/10.1002/anie.202112550