中國粉體網(wǎng)訊  近日，大連化物所儲能技術(shù)研究部李先鋒研究員,、鄭瓊研究員團隊和中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所藺洪振研究員團隊合作,，在鈉離子電池電解液研究方面取得新進展。

鈉離子電池因資源豐富,、安全性高在新型儲能領域應用前景廣闊,。磷酸鹽基鈉離子電池是適用于儲能應用的高穩(wěn)定性、高安全性鈉離子電池優(yōu)選技術(shù)。其中,，三氟磷酸釩鈉（Na₃V₂(PO₄)₂F₃,NVPF₃）具有高的理論比能量（約507Wh/kg,，與磷酸鐵鋰相當），是實現(xiàn)高比能鈉離子電池的優(yōu)選正極材料之一,。但NVPF₃基鈉離子電池循環(huán)穩(wěn)定性較差,，限制了其實用化。

當前,，研究者們對引起NVPF₃基鈉離子電池容量衰減的作用機制存在爭議,，主要包括晶胞中釩溶出和氟損失，以及電解液在高電壓下的氧化分解等,。針對此,，本工作中，團隊首先證實了NVPF₃基鈉離子電池在4.2V（vs. Na/Na⁺）高電位下充放電持續(xù)時間較長,，引起電解液在高電壓下發(fā)生持續(xù)氧化分解,，是導致容量衰減的根本原因。

為了提高NVPF₃基鈉離子電池的高壓穩(wěn)定性,，團隊設計了一類含雙-C≡N極性基團添加劑的二腈類電解液體系,，通過和頻共振光譜、原位電化學表面增強拉曼等表征方法和理論計算相結(jié)合,。一方面,，團隊揭示了添加劑中-C≡N基團與溶劑（-CH₂/-CH₃）之間形成分子間氫鍵，使得另一個-C≡N基團更易進入溶劑鞘內(nèi)層,，降低溶劑配位數(shù),，從而減少了溶劑與正極界面接觸進而發(fā)生氧化分解的作用機制，同時分子間氫鍵會降低電解液LUMO（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）能級,，從而提高電解液的抗氧化性,。

另一方面，團隊揭示了基于-C≡N基團修飾的溶劑化結(jié)構(gòu)中,，位于溶劑化鞘外層的-C≡N基團在NVPF₃界面上與溶劑發(fā)生競爭性優(yōu)先吸附并自犧牲氧化分解,，構(gòu)建富含CN^-/NCO^-/Na₃N組分的高穩(wěn)定性正極-電解液界面的作用機制。含有單個-C≡N基團的單腈添加劑在參與溶劑化結(jié)構(gòu)之后,，難以保持在界面上的競爭吸附優(yōu)勢,。基于雙-C≡N基團添加劑對鈉離子溶劑化結(jié)構(gòu)和正極界面的協(xié)同調(diào)控與優(yōu)化,，NVPF₃基鈉離子電池在2至4.3V（vs. Na/Na⁺）電壓范圍內(nèi)循環(huán)穩(wěn)定性獲得顯著提升,，1C下循環(huán)1000圈后容量保持率超過95%，較常規(guī)電解液提升了60%以上,。上述工作為高比能量高穩(wěn)定鈉離子電池開發(fā)及推進其實用化提供了理論基礎和技術(shù)支撐,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除！