​复旦ACS Energy Letters：不可燃Na4B36H34基硼氢化物电解质|高压全固态钠电池

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​复旦ACS Energy Letters：不可燃Na4B36H34基硼氢化物电解质|高压全固态钠电池
由于商用有机电解质具有挥发性和易燃性的特征，高压高能量密度情况下极易引发一系列安全问题。而固态电解质因其固有的高安全性和良好的热稳定性，而且对金属钠负极稳定的特征，因此在追求下一代高能量密度、高安全性储能系统的过程中，固态钠金属电池引起了工业界和学术界的广泛关注。
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在此，复旦大学郭艳辉团队开发了一种不可燃混合硼氢化物Na4B36H34电解质，其电化学稳定性窗口 (ESW) 高达 6.9 V。研究表明，扩大的Na+扩散路径和 [B36H34]4– 的快速动力学有助于Na4B36H34 中 Na+ 的快速传导。此外，混合阴离子Na4B36H34-7Na2B12H12 SE表现出高离子电导率（1.02 × 10–3 S cm–1）、宽ESW（5.5 V）、高Na+迁移数（0.97）、低电子电导率、低密度（1.1709 g cm–3）)、良好的压缩性、良好的机械强度、不可燃性和溶解性。 
结果显示，Na/Na4B36H34-7Na2B12H12/Na对称电池在0.1 mA cm–2下可稳定循环200小时以上。并且，以Na4B36H34-7Na2B12H12为SE，作者还制备了具有良好循环稳定性的4.5 V高压Na3V2(PO4)2O2F/Na电池。
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图1. 电化学性能
总之，该工作成功合成了Na4B36H34的硼氢化物SE。研究表明，较大的 [B36H34]4– 聚阴离子将有助于改善 Na 离子传导，并且与其单体形式的 [B12H12]2– 相比，电化学稳定性更高。 
此外，优化后的Na4B36H34-7Na2B12H12 SE表现出良好的电化学性能及机械性能。采用Na4B36H34-7Na2B12H12 SE的对称电池在25°C下可以实现高达0.9 mA cm-2的高临界电流密度，并且在0.1 mA cm-2下具有超过200小时的良好循环稳定性。此外，4.5 V高压全固态Na3V2(PO4)2O2F/Na4B36H34-7Na2B12H12/Na电池表现出优异的长循环性能，在0.1 C下循环100次后放电容量保持率为85.8%。因此，Na4B36H34的发现可以突破硼氢化物SE系统的界限，为高能、安全的固态电池的实际应用发展铺平道路。
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图2. 电池性能
A Practical Nonflammable Na4B36H34-Based Hydroborate Electrolyte for High-Voltage All-Solid-State Sodium Batteries, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00112

原创文章，作者：Jenny（小琦），如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/03/25/a6ea1a548e/

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