近日,南开大学李福军研究员团队发现,在高度电解液中引入稀释剂,能够促进更多阴离子参与溶剂化构型配位,将电解液中三维网络聚集体构型改变为阴阳离子溶剂团簇。该团簇在电解液中的整体迁移机制导致大量阴离子富集在Na表面,促进阴离子逐步分解,从而在钠负极表面原位构建梯度分布的超薄富无机SEI膜,大幅提升电池的倍率性能和循环稳定性。
1. 改变溶剂化配位结构:稀释剂OTE的引入能够促使更多FSI-阴离子参与第一溶剂化鞘层,增强Na+-FSI–之间的相互作用力。
2. 改变溶剂化配位环境:HCE中电解液构型为三维网络状的聚集体结构,稀释剂OTE完全不溶NaFSI盐,其引入可与HCE中的DME互溶,生成更多被OTE包围不能溶解钠盐的自由DME,整体构型呈现阴阳离子溶剂团簇。
最终,该梯度分布的超薄富无机SEI膜能够大幅降低Na+穿过SEI膜的能量(53.76 kJ mol-1 vs. 83.18 kJ mol-1),提升界面反应动力学。组装的Na||Na3V2(PO4)3电池表现出优异的倍率性能和循环稳定性。这项工作为调控电极-电解液界面膜助力高能量密度钠金属电池发展提供了新的见解。
Xunzhu Zhou, Qiu Zhang, Zhuo Zhu, Yichao Cai, Haixia Li, Fujun Li*
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202205045