EES：通过无氟电解液重建SEI获得稳定钠金属负极和高功率海水电池！

氟（F）被认为是钠金属负极（SMA）电解质中的关键元素，因为它能形成含有NaF的固体电解质界面（SEI）层；然而，基于F的电解质所经历的高成本和HF的形成问题应该得到解决。

韩国科学技术院,Jinwoo Lee、浦项科技大学Changshin Jo等基于最近关于NaH是一个”好的SEI层”的猜测，提出了一种不含F的、具有成本效益的1M NaBH₄/醚基电解液（NaBH₄/DEGDME和NaBH₄/TEGDME）。

图1. Na||Na对称电池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下的循环性能

正如预期的那样，在1M NaBH₄/glyme电解液中形成了以NaH为主的SEI层，这一点被TOF-SIMS在循环后的深度剖析所证实。与此形成鲜明对比的是，作者证明基于F的对照电解液（NaClO₄-EC/PC + 5 wt% FEC和NaOTf/TEGDME）形成的NaF比NaH多得多。这项工作进一步阐明，NaH的形成是由钠的天然氧化层和NaBH₄之间的化学反应引起的，由于NaBH₄导致的原生氧化层的部分减少诱发了”SEI重建”，导致了NaH的形成，这在热力学上是有利的。

图2. Na||Na对称电池循环50次后的TOF-SIMS分析

因此，在Na||Na对称电池中获得的循环能力（1200小时，1 mA cm^-2，1 mAh cm^-2）明显比在F基电解液中长。另外，在海水电池（SWBs）中，1M NaBH₄/DEGDME（二甘醇二甲醚）比1M NaOTf/TEGDME（四甘醇二甲醚）在1 mA cm^-2下提供更高的功率密度（2.82 mW cm^-2 vs. 2.27 mW cm^-2）和循环能力（300 h vs. 50 h），后者通常用于SWBs。

总之，这项研究证明了除了NaF之外，NaH可以作为”良好的SEI层”工作，并提出了一种用于实用和大规模SWBs的具有成本效益的无F电解液。

图3. 海水电池的应用

Designing Fluorine-Free Electrolytes for Stable Sodium Metal Anodes and High-Power Seawater Batteries via SEI reconstruction. Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/d2ee01295b

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