电池回收再利用技术平台
0411-86645829
0411-87283972
分子间增强醚类电解液实现软包电池稳定循环
发布时间:
2025-09-30
预览次数:
▍研究背景
钠离子电池（SIBs）作为继锂离子电池（LIBs）之后最有前途的储能技术之一，由于其原材料丰富且成本低廉正受到越来越多的关注。然而，SIBs的实际应用仍具有挑战性，主要源于其质量能量密度较低。因此，将SIBs的能量密度提升至与LIBs相当的水平对其商业化进程至关重要。在众多SIBs正极材料中，O3型的层状过渡金属氧化物因其具有高比容量，有望实现较高的能量密度。特别是当截止电压从4.0 V提高到4.2 V时，电池的能量密度可从154.7 Wh kg−1提高到184 Wh kg−1，与商业化的LFP||石墨电池相媲美。然而，这种策略在4.2 V高电压下会引发正极表面的高活性和不稳定性，同时伴随复杂的相变，对电解液的稳定性提出了严峻挑战。此外，从全电池的角度来看，较高的截止电压也会加剧电池极化现象，导致硬碳负极在接近4.2 V时产生有害的金属Na沉积，这主要归因于其在嵌钠过程中较低的电压平台（接近于0 V）。因此，NFM||HC全电池在此条件下难以维持良好的循环性能。 ▍成果简介 在这项工作中，作者提出了一种新颖的电解液策略，通过设计分子间增强的电解液（IRE），利用精心保护的醚分子，从而促进了具有商业化潜力的NFM正极在高电压下的稳定循环。使用IRE的NFM在4.2 V下表现出约158 mAh g−1的高比容量，同时通过形成有利的薄且富含无机物的正极-电解液界面，有效地稳定了具有攻击性的正极表面。值得注意的是，在4.2 V的高截止电压下，采用IRE电解液的工业级安培小时级NFM||硬碳软包电池表现出了出色的长期循环稳定性，在800次循环后仍保留82.8%的容量。本文以“4.2 V O3-Layered Cathodes in Sodium-Ion Pouch Cells Enabled by an Intermolecular-Reinforced Ether Electrolyte”为题在国际顶刊Advanced Materials上，第一作者为Cui Xinke，通讯作者为西安交通大学薛伟江教授和中科院物理所胡勇胜教授。 ▍图文导读
图1.高电压钠离子电池的电解液设计。
图2.通过13C NMR技术研究Na+与溶剂分子G2、TTE和DM之间的配位相互作用。
图3.不同电解液的Na||NFM电池的电化学性能。
图4. NFM正极的相变和界面表征。
图5. 不同电解液中NFM正极CEIs的表征。
图6.不同电解液下1 Ah NFM||HC软包电池的电化学性能。
▍总结与展望 在这项工作中，作者提出了一种新的IRE电解液设计策略，用于高电压钠离子电池，采用O₃型NFM正极，能够在实际软包电池条件下实现优异的循环稳定性。与传统的“醚增强”策略——LHCE相比，IRE在不依赖于局部高浓度区域的情况下，展现出了更优越的电化学性能。IRE有效稳定了4.2 V下的NFM正极表面，抑制了副反应和过渡金属溶解，并促进了富含无机物的电极-电解液界面的形成。采用IRE电解液的安培小时级NFM||硬碳软包电池，在4.2 VNa截止电压下经历800次循环后，容量保持率高达82.8%，显著优于LHCE。该研究强调了电解液在高电压循环稳定性中的关键作用，并为实现耐用的高电压实际钠离子电池提供了电解液设计策略。 ▍文献链接： X. Cui, S. Ding, Y. Niu, H. Wang, Y. Lu, Y. Hu, W. Xue, 4.2 V O3-Layered Cathodes in Sodium-Ion Pouch Cells Enabled by an Intermolecular-Reinforced Ether Electrolyte. Adv. Mater. 2025, 2415611. https://doi.org/10.1002/adma.202415611 文章来源：高低温特种电池 特别声明：本站所载图文内容均来源互联网，微信公众号等公开渠道，我们对文中观点保持中立，出于更直观传递信息之目的转载稿件，仅供参考。版权归原作者和机构所有，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如有侵权，或涉及任何第三方合法权利，请及时联系我们删除（微信：snan2109；QQ：906945059），我们会及时反馈并处理完毕。
上一篇:
如何解决磷酸铁锂电池的“热失控”问题
下一篇:
新的电解液描述符指导宽温高压电解液设计
