美国PNNL开发亚弱溶剂化电解液，高电压钠离子电池循环寿命突破500次
B910化工消息：5月8日，美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）在Nano Energy发表研究，展示了一种亚弱溶剂化电解液，可实现高电压钠离子电池的稳定运行。
研究通讯作者An L. Phan表示，该电解液代表了一种调控钠溶剂化结构的新策略，能够促进有利反应并抑制有害反应，从而减少不可逆损耗和电池材料在实际条件下的降解。
传统电池电解液通常设计为强溶剂化金属离子，有助于离子在液体中迁移，但也会形成非常稳定的离子-溶剂壳层，难以在电极表面解离。这导致电解液分子本身被卷入副反应，形成不稳定层、消耗电解液并加速电池降解。亚弱溶剂化电解液则使钠离子与溶剂分子结合不那么紧密，形成更可控的中间态溶剂化结构，改变离子在电极界面的行为。
研究团队使用六氟磷酸钠（NaPF6）和双氟磺酰亚胺钠（NaFSI）盐，搭配碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、磷酸三乙酯（TEP）等溶剂构建电池。正极采用钠镍锰铁氧化物（NFM424），负极采用硬碳，在30°C条件下测试。
测试结果表明，该电池设计实现了500次循环后保持80%容量，而对比器件仅为100至300次。漏电流测试确认了优异的高电压界面稳定性，电化学阻抗谱显示电荷转移电阻更低，与更快的钠脱溶和更高效的界面传输一致。核磁共振（NMR）光谱分析了电解液溶剂化结构，扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段进一步验证了界面稳定性改善。
该研究为高电压钠离子电池的实用化提供了新的电解液设计思路，有望降低对锂资源的依赖。 （来源：PV Magazine）
研究通讯作者An L. Phan表示，该电解液代表了一种调控钠溶剂化结构的新策略，能够促进有利反应并抑制有害反应，从而减少不可逆损耗和电池材料在实际条件下的降解。
传统电池电解液通常设计为强溶剂化金属离子，有助于离子在液体中迁移，但也会形成非常稳定的离子-溶剂壳层，难以在电极表面解离。这导致电解液分子本身被卷入副反应，形成不稳定层、消耗电解液并加速电池降解。亚弱溶剂化电解液则使钠离子与溶剂分子结合不那么紧密，形成更可控的中间态溶剂化结构，改变离子在电极界面的行为。
研究团队使用六氟磷酸钠（NaPF6）和双氟磺酰亚胺钠（NaFSI）盐，搭配碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、磷酸三乙酯（TEP）等溶剂构建电池。正极采用钠镍锰铁氧化物（NFM424），负极采用硬碳，在30°C条件下测试。
测试结果表明，该电池设计实现了500次循环后保持80%容量，而对比器件仅为100至300次。漏电流测试确认了优异的高电压界面稳定性，电化学阻抗谱显示电荷转移电阻更低，与更快的钠脱溶和更高效的界面传输一致。核磁共振（NMR）光谱分析了电解液溶剂化结构，扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段进一步验证了界面稳定性改善。
该研究为高电压钠离子电池的实用化提供了新的电解液设计思路，有望降低对锂资源的依赖。 （来源：PV Magazine）