​化学所万立骏/郭玉国JACS：精细电解质和界面化学实现高能无负极可充电钠电池

无负极可充电钠电池是高能量“超锂”电化学存储技术的终极选择之一。由于仅使用正极的活性Na离子，无负极电池的循环寿命通常有限，因为不稳定的电解质化学会阻碍负极的有效镀/剥离Na和层状氧化物正极的高压操作。合理设计电解液以提高其与电极的相容性是实现电池的关键。

在此，中科院化学所万立骏院士、郭玉国等人通过细化两种传统线性醚溶剂的体积比，二元电解质形成阳离子溶剂化结构，该结构有助于Na金属在负极集流体上平坦生长，并适用于P2-/O3型层状氧化物正极的高电压Na（de）嵌入和Na₂C₂O₄补充剂的氧化分解。

无机氟化物，如氟化钠，对金属钠的电镀图案和负极-电解质界面上电镀金属的有效钝化有着重要影响。基于精炼电解质的无负极电池已证明具有高库仑效率、长循环寿命以及声称电池级比能>300 Wh/kg的能力。

图1. 电池性能

总之，该工作通过调控共溶剂的化学组成，二元醚电解质具有的抗还原和抗氧化的溶剂化结构使其获得足够大的电压窗口，为构建高能电池奠定了基础。在1 M的NaPF₆盐中，在Al−C集流体表面电沉积Na时，电解质促进了富NaF的SEI的产生有助于无枝晶的平面外延金属生长。在正极侧，电解质与高压(非)电荷的P2/ O3层状氧化物材料兼容。

使用该电解质组装的无负极钠离子电池，电池比能量超过300 Wh/kg，在材料成本和资源可持续性方面优于石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电池。优化电解质结构和界面化学的设计策略可以应用于具有类似工作机制的其他电化学体系，从而促进高能可充电电池的研究和开发。

图2. 溶剂化结构

Refined Electrolyte and Interfacial Chemistry toward Realization of High-Energy Anode-Free Rechargeable Sodium Batteries, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c07804