浙大孔学谦Sci. Adv.：钠金属电池中固体电解质界面的化学演化

负极上形成的固体电解质界面（SEI）是决定钠金属电池（SMBs）寿命的关键因素之一。然而，在充放电过程中SEI的不断演变使对其化学和结构的基本理解变得复杂。

浙江大学孔学谦等研究了由二氟（草酸根）硼酸钠（NaDFOB）衍生的SEI提供的保护作用的潜在机制。

图1 SEI的保护效果

原位核磁共振(NMR)测试表明，DFOB阴离子的预先还原有助于SEI的形成，并有效地防止有机溶剂的分解。深度剖析X射线光电子能谱和高分辨率固态NMR表明，DFOB阴离子随着循环逐渐转变为富含硼酸盐和氟化物的SEI，可为钠金属负极提供强大的保护。

SEI的化学成分随着沉积循环的进行而演变，NaDFOB的一部分先变成Na₂C₂O₄再变成Na₂CO₃，一部分分解成硼酸钠再形成低聚硼酸盐化合物，其余与氟一起变成NaBF₄和NaF，SEI的保护效果在50次循环时达到最佳，可使SMB的使用寿命增加三倍。

图2 循环后钠电极的XPS分析

研究表明DFOB阴离子衍生的保护性SEI层对基于NaPF₆和NaClO₄的电解液均有效。此外，NaDFOB衍生的SEI的化学成分随其厚度而变化，通常它可以分为几纳米薄的富含有机物的外层和相对厚的稳定无机物的内层，这种有利的特性使NaDFOB可以用作独立的盐或作为SMB中的电解液添加剂。

在1.0 M NaClO4/EC: PC电解液中添加2 wt% NaDFOB即可为Na负极提供出色的保护。这项工作建立了SEI组成与循环稳定性之间的直接关联，为SEI化学的定制提供了新的见解。

图3 SEI的固态NMR分析

The chemical evolution of solid electrolyte interface in sodium metal batteries. Science Advances 2022. DOI: 10.1126/sciadv.abm4606

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