中科院大連化物所在鈉離子電池電解液研究方面取得新進(jìn)展坠狡。

近日，大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部李先鋒研究員源玉、鄭瓊研究員團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所藺洪振研究員團(tuán)隊(duì)合作榜跌，在鈉離子電池電解液研究方面取得新進(jìn)展 什黑。

鈉離子電池因資源豐富起惕、安全性高在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊涡贱。磷酸鹽基鈉離子電池是適用于儲(chǔ)能應(yīng)用的高穩(wěn)定性掠北、高安全性鈉離子電池優(yōu)選技術(shù)牌骚。其中，三氟磷酸釩鈉(Na3V2(PO4)2F3,NVPF3)具有高的理論比能量(約507Wh/kg攘宝，與磷酸鐵鋰相當(dāng))缘荧，是實(shí)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)定性較差下驴，限制了其實(shí)用化蒿榄。

當(dāng)前，研究者們對(duì)引起NVPF3基鈉離子電池容量衰減的作用機(jī)制存在爭議，主要包括晶胞中釩溶出和氟損失夹昼，以及電解液在高電壓下的氧化分解等徐渗。針對(duì)此，本工作中帘达，團(tuán)隊(duì)首先證實(shí)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(shí)間較長店麻，引起電解液在高電壓下發(fā)生持續(xù)氧化分解，是導(dǎo)致容量衰減的根本原因栏蝙。

為了提高NVPF3基鈉離子電池的高壓穩(wěn)定性坐求，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一類含雙-C≡N極性基團(tuán)添加劑的二腈類電解液體系，通過和頻共振光譜晌梨、原位電化學(xué)表面增強(qiáng)拉曼等表征方法和理論計(jì)算相結(jié)合桥嗤。一方面，團(tuán)隊(duì)揭示了添加劑中-C≡N基團(tuán)與溶劑(-CH2/-CH3)之間形成分子間氫鍵仔蝌，使得另一個(gè)-C≡N基團(tuán)更易進(jìn)入溶劑鞘內(nèi)層泛领，降低溶劑配位數(shù)，從而減少了溶劑與正極界面接觸進(jìn)而發(fā)生氧化分解的作用機(jī)制敛惊，同時(shí)分子間氫鍵會(huì)降低電解液LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能級(jí)师逸，從而提高電解液的抗氧化性。

另一方面豆混，團(tuán)隊(duì)揭示了基于-C≡N基團(tuán)修飾的溶劑化結(jié)構(gòu)中篓像，位于溶劑化鞘外層的-C≡N基團(tuán)在NVPF3界面上與溶劑發(fā)生競(jìng)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(jī)制皿伺。含有單個(gè)-C≡N基團(tuán)的單腈添加劑在參與溶劑化結(jié)構(gòu)之后员辩，難以保持在界面上的競(jìng)爭吸附優(yōu)勢(shì)⊥遗福基于雙-C≡N基團(tuán)添加劑對(duì)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)化企电，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%护忠，較常規(guī)電解液提升了60%以上乃筐。上述工作為高比能量高穩(wěn)定鈉離子電池開發(fā)及推進(jìn)其實(shí)用化提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。