黄云辉/罗巍ACS Energy Lett.：电解液设计实现可80℃下运行的钠金属电池！

基于钠金属负极(SMAs)的可充电池具有比传统钠离子电池高得多的能量密度。然而，SMA的使用带来了枝晶生长和不稳定的固体/电解质界面(SEI)形成的内在挑战。这种情况在高温(>55 °C, HT)时会进一步恶化。

华中科技大学黄云辉、同济大学罗巍等报道了一种1 m NaTFSI-环丁砜(SL)/FEC/1,3,6-己烷三甲腈(HTCN)（体积比为 7:2:1 )电解液（表示为NaTFSI-SFH），以解决上述“HT挑战”。

图1 Na/NVPOF电池与设计的NaTFSI-SFH电解液在高温下工作的示意图

在该设计中，热稳定的NaTFSI盐被用于具有高闪点和高氧化稳定性且具有强吸电子磺酰基的SL溶剂中，而FEC和HTCN分子的共溶剂化对于建立稳定的电极界面是必要的，它们分别优先吸附在Na负极和Na₃V₂(PO₄)₂O₂F(NVPOF)正极上。FEC分子可实现快速钠负极钝化，同时HTCN的三个富电子-C≡ N基团与NVPOF的电正性金属离子相互作用，屏蔽了正极界面发生的溶剂侵蚀。

图2 全电池的电化学性能

得益于全方位的保护，该电解液实现了Na/NVPOF电池在60 °C下的高容量保持率（1 C下经过500次循环后容量保持率为91.7%），平均库伦效率（CE）高达99.6%。即使在80 °C下，电池在100次循环后仍能提供89.1%的初始容量，而对照样品在30次循环内迅速失效。这项研究的结果为开发能够在高温下工作的金属可充电池提供了重要的指导。

图3 钠负极上的SEI分析

Toward High Temperature Sodium Metal Batteries via Regulating the Electrolyte/Electrode Interfacial Chemistries. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01100