北理吴川/白莹/李雨Chem. Soc. Rev.: 用于钠离子电池的醚基电解液综述

由于形成可溶、连续增厚的SEI层和电极稳定性差，传统的碳酸盐基电解液在钠离子电池（SIB）中的广泛应用遇到了许多障碍。相比之下，由于其稳定的溶剂化结构和化学稳定性，醚基电解液（EBEs）可形成高质量的SEI并表现出与电极的良好相容性，从而实现高度可逆反应和快速的反应动力学。

在此，北京理工大学吴川教授、白莹教授及李雨副研究员等人全面总结了EBEs的基本原理，包括其基本物理化学性质及电解液组分的优化。一般来说，EBEs具有高离子电导率、相对低的氧化电位，尤其是优异的还原稳定性。通过比较不同醚类溶剂和钠盐的性质和溶剂化效果，由于其高稳定性、离子电导率和SEI形成，DEGDME中的NaCF₃SO₃似乎是最合适的电解质。随后，深入讨论了EBEs优异性能的独特性和机理，综述了溶剂共插层在石墨、软碳和硬碳材料中的性能、行为、机理和条件。

此外，鉴于EBEs可极大提高电极的电化学性能，作者分析了其化学性质、界面特性、电极性能和电池性能之间的关系：（1）EBEs可调节电极上薄的、富含无机物的层状SEI的形成，这有助于高ICE、稳定循环和高倍率性能；（2）EBEs由于醚溶剂的饱和键而显示出与电极的极好相容性。

图1. 电解液化学、SEI特性、电极性能和电池性能之间的影响关系总结

最后，作者提出了EBEs发展的挑战和未来展望：

（1）阐明电解液对电极行为和结构的影响机理。为什么EBEs会影响电极反应及是否会引起电极结构变化仍不清楚，电极与EBEs之间的相互作用需要进一步探索；

（2）加强对EBEs基本特性和溶剂化作用的认识。碳酸盐基电解液的类似性质在锂/钠离子电池中得到了充分研究，但对醚基电解液的研究很少；

（3）探索先进的计算模拟和表征技术。先进计算模拟将有助于模拟电解液的行为、与电极作用及SEI形成/演化过程，先进表征技术对准确获得电解液和界面实际特性至关重要。

（4）提高高压稳定性。高压正极可提高SIBs的能量密度，应扩大EBEs相对较窄的电压窗口；

（5）设计新型电解液并定制理想的SEI层。具有薄、富含无机成分和层状结构的SEI可有效提高电池性能，因此可通过定制电解液组合物以获得理想的SEI层。

图2. 用于高性能SIBs的EBEs研究方向展望

Ether-based electrolytes for sodium ion batteries, Chemical Society Reviews 2022. DOI: 10.1039/D1CS00948F