第一单位！江苏大学，ACS Energy Letters！钠金属电池新进展！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2025-01-19 08:18

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钠离子电池（SIBs）被认为是新一代能源存储系统，由于钠资源丰富且广泛可用，因此具有广阔的应用前景。然而，目前商业化的以硬碳为负极的SIBs与锂离子电池相比仍具有相对较低的能量密度。

在此， 江苏大学贾敏、张晓禹， 南京大学周豪慎 等人 将(全氟丁氧基)甲烷（MTE）引入到含有NaFSI和DME的HCE中，成功制备了LHCE。研究显示，在MTE存在的情况下，高浓度电解液中Na ⁺ 与阴离子的配位结构基本上得以保留。此外，MD模拟研究表明MTE可以在金属Na表面分解。

基于此，LHCE中的溶剂化结构配位效应和MTE分解的协同作用促进了富含无机物的SEI的形成。电化学研究表明，Na||Cu电池的平均库仑效率可以达到98.3%，而Na||NaFe _1/3 Ni _1/3 Mn _1/3 O ₂ 电池在1C下经过750个循环后保留了86.4%的容量。Na||Na ₃ V ₂ (PO ₄ ) ₃ 在1C可以稳定循环6200个周期（大约517天），实现95.4%的容量保持率，平均库仑效率99.97%。

图1. 不同电解液中Na ⁺ 的溶剂化结构及其对钠金属电池的影响

总之，该工作通过在高浓度电解液中引入MTE作为稀释剂，保持了CIPs和AGGs的原始溶剂化框架，同时增强了Na ⁺ 与FSI ⁻ 之间的相互作用。此外，MTE的协同分解有助于在Na负极表面形成更可靠和坚固的SEI。

基于此，其组装的Na||NaFe _1/3 Ni _1/3 Mn _1/3 O ₂ 电池在1C下经过750个循环后保留了86.4%的容量，以及Na||NVP电池在1C下经过517天循环后保持了95.4%的容量和99.97%的库仑效率。因此，该工作为保护Na负极提供了宝贵的见解，这对于开发高性能和耐用的钠金属电池至关重要。

图2. Na||NVP电池性能

Regulating Solvation Shell to Fortify Anion–Cation Coordination for Enhanced Sodium Metal Battery Stability, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c02751