复旦王永刚Angew: 一种具有-70~100°C宽工作温度范围的钠离子电池

钠离子电池（SIB）作为电网规模储能系统的潜在候选者之一，需要应对极端天气条件。然而，具有宽工作温度范围的全天候SIB却鲜有报道。

在此，复旦大学王永刚教授等人成功地展示了一种宽工作温度SIB，由碳包覆的Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇（NFPP@C）正极、铋（Bi）负极和二甘醇二甲醚基电解液组成。

通过使用原位傅里叶变换红外光谱/衰减全反射（FTIR/ATR）分析和XRD表征，作者验证了溶剂化的Na⁺可以通过合金化反应直接被Bi负极存储而无需脱溶剂化过程，这对于低温运行至关重要。此外，作者发现碳包覆的NFPP正极在低温条件下表现出较高的Na⁺扩散系数，这归因于其在NFPP晶体框架中稳定的三维Na⁺扩散通道。

图1. 原位FTIR/ATR分析和XRD表征

Na/Bi半电池测试证实，Bi电极在二甘醇基电解液中表现出良好的低温行为。进一步测试表明，Bi//NFPP@C电池在-40℃下表现出良好的倍率和循环性能，甚至在-70 ℃的超低温下仍能提供70.19%的室温容量。

更重要的是，受益于基于二甘醇二甲醚的电解液的低凝固点（-71.2 °C）和高沸点（151.5 °C），Bi//NFPP@C电池在60 °C和80 °C下的容量为 320 mAh g^-1（高于室温下的容量，305 mAh g^-1），甚至在100 ℃的高温下也能正常运行。这项研究可能为未来宽温SIB的设计提供指导，同时开发具有更经济电极材料的宽温SIBs也至关重要。

图2. Bi//NFPP@C电池的低温性能

Sodium-ion Battery with a Wide Operation-Temperature Range from -70 to 100 °C, Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202116930

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复旦王永刚Angew: 一种具有-70~100°C宽工作温度范围的钠离子电池

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