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NaFSI鈉電池最新突破

2024-07-22 19:57:16 sh默尼 42

鈉電池,作為鋰基電池的一種替代產品,由于其在經濟上可持續性方面的優勢,尤其是考慮到鈉礦物的豐富資源、廣泛分布和低成本,被認為是下一代能量存儲系統的重要候選者。


目前的電解質體系中,鈉的低電位通常導致電解質鹽和溶劑的不受控制的還原,形成不穩定的固體電解質界面。這種不穩定性導致鈉枝晶的不受控制生長,進而導致電解質的持續消耗和鈉庫存的不可逆損失。


為了解決這些問題,科學家們致力于設計先進的電解質體系。其中一個策略是通過調整電解質的配方,使之形成穩定的電解質界面。為此,科學家引入一種高濃度電解質(HCE)的電解質體系,它采用高鹽濃度形成的離子配對和離子聚集體,從而形成穩定的電解質界面。此外,為了降低電解質的粘度和提高離子導電性,科學家們還引入了局部高濃度電解質(LHCE)體系,通過添加非溶劑性液體稀釋劑來實現。然而,現有的LHCE體系通常使用昂貴且易燃的氟醚作為稀釋劑,這限制了鈉電池的成本優勢。

   
針對這一問題,德克薩斯大學奧斯汀分校德克薩斯材料研究所Arumugam Manthiram等人于Nature Energy刊發表“Tuning the solvation structure with salts for stable sodium-metal batteries”的研究成果,他們提出了一種新穎的電解質設計方法,即利用鹽作為稀釋劑來降低昂貴的稀釋劑和鹽的用量。通過使用硝酸鈉作為模型稀釋劑,提出了一種非易燃、經濟實惠的TMP電解質體系,其中NaFSI雙(氟磺酰)亞胺鈉,雙氟磺酰亞胺鈉和NaNO3的低濃度顯著降低了LHCE所需的鹽量,降低了電解質的成本。這種TMP電解質體系能夠形成緊湊、均勻的鹽衍生的電極-電解質界面層,顯著提高了鈉金屬電池的穩定性。

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