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北京大學(xué)，重磅Angew！

來源：時間：2024-04-15 14:27:32 瀏覽：1361次

第一作者：Mengxue He

通訊作者：龐全全教授

通訊單位：北京大學(xué)

DOI: 10.1002/anie.202401051.

研究背景

電動汽車的日益普及引發(fā)了全球?qū)︿囯x子電池（LIBs）需求的激增，也引發(fā)了人們對Li可持續(xù)供應(yīng)的擔(dān)憂。由于Li的供應(yīng)有限、地理分布不均勻、價格昂貴，使得LIBs在適應(yīng)儲能市場面臨巨大的挑戰(zhàn)。鈉離子電池（SIBs）由于Na含量豐富和低成本，成為非常有前途的替代品。然而，由于電解質(zhì)導(dǎo)電性較差和極端溫度下電極間相不穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)在寬溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的全氣候SIBs還是一個挑戰(zhàn)。基于此，北京大學(xué)龐全全教授等人提出了一種全面平衡的電解質(zhì)，將碳酸鹽與低冰點(diǎn)、低極性丙酸乙酯溶劑配對，增強(qiáng)在零度下的離子擴(kuò)散和Na⁺溶解動力學(xué)。

文章要點(diǎn)

1、作者展示了一種新型的電解質(zhì)和間相工程方法，用于開發(fā)長壽命、全氣候的SIBs。值得注意的是，Na||磷酸釩鈉電池提供105 mAh g^-¹的容量，在-25 °C時的倍率為2 C。電池在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在60 °C下3000次循環(huán)后容量保持率為84.7%，在-25 °C下500次循環(huán)后容量保持率為95.1%。同時，整個電池在較寬的溫度范圍內(nèi)也表現(xiàn)出較好的循環(huán)性能。

2、此外，該電解質(zhì)利用了硼酸鹽和丁腈的組合添加劑策略來促進(jìn)電極間相的均勻和富含無機(jī)，確保在從-45 °C到60 °C的寬溫度范圍內(nèi)具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。本工作強(qiáng)調(diào)了電解質(zhì)和間相工程對寬溫度范圍和極端氣候內(nèi)運(yùn)行全氣候SIBs的關(guān)鍵作用，也可能應(yīng)用到其他全氣候電池技術(shù)。

圖文展示

圖1.電解質(zhì)設(shè)計(jì)說明及其表征

圖2.不同電解質(zhì)的Na||NVP電池的低溫性能

圖3.不同電解質(zhì)的Na||NVP電池的室溫與高溫性能

圖4.不同電解質(zhì)的Na||NVP電池的電化學(xué)性能與形貌表征

圖5.不同條件下SEI表面和濺射層的XPS光譜

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