侴术雷/李林/张朝峰AFM：阴离子受体削弱ClO4−溶剂化实现60℃钠电池

具有宽工作温度的钠离子电池（SIBs）被认为是大规模储能系统有希望的候选者。然而，在高温下工作的SIB会加剧电解液的分解，出现不稳定的正极-电解质间相（CEI），从而导致容量迅速下降。

图1. 理论计算

温州大学侴术雷、李林、安徽大学张朝峰等采用阴离子受体三(五氟苯基)硼烷(TPFPB)作为电解液添加剂，以构建坚固的富含NaF的CEI。研究显示，阴离子和TPFPB之间通过缺电子的硼原子产生的强相互作用削弱了高氯酸盐（ClO₄-）的溶剂化，促进了溶剂和Na⁺阳离子之间的配位能力。

密度函数密度（DFT）计算证实了TPFPB和ClO₄-阴离子之间通过B-O键的强相互作用，这导致更少的ClO₄-和更多的有机溶剂占据第一溶剂化鞘。因此，电解液中自由溶剂的比例大大降低，实现了氧化稳定性的改善。

图2. Na₃V₂(PO₄)₃正极的电化学性能

结果，在含有TPFPB的电解液中的Na₃V₂(PO₄)₃正极具有长期稳定性，在4.2V的高截止电压（相对于Na⁺/Na）和60℃的高温下，经过100次循环后容量保持率达到86.9%。此外，TPFPB在-30至60℃的温度范围内也能很好地工作，并具有更高的性能。该研究提出了一种通过操纵溶剂化化学来构建高温可充SIB的前瞻性方法。

图3. 电解液的溶剂化结构表征

Anion Receptor Weakens ClO4− Solvation for High-Temperature Sodium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302281

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