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由于缺乏兼容的電解液成分、枝晶的傳播以及對負極界面化學的不了解，實用鈉金屬電池（SMBs）的實現受到了阻礙。化學性質穩定的液體電解液，既有利于鈉金屬的沉積，又有利于穩定的固體電解質界面相（SEI），是實現鈉金屬和無負極電池的理想選擇。

阿貢國家實驗室Christopher Johnson等展示了一種利用[HCB₁₁H₁₁]^1-陰離子的新型無氟電解液的先進特性。

圖1. 電解液設計

研究顯示，所設計的電解液能使鈉金屬負極以大于99.5%的庫侖效率有利地運行，并具有優異的長期循環穩定性。電解液的廣泛表征顯示，溶劑分離的離子對和陰離子的異常分布主導了電解液的原位溶化結構。與電池性能相吻合的是，電極表面的表征顯示，在長時間的循環中沒有樹枝狀鈉金屬成核的證據。

圖2. 半電池性能

此外，有趣的是，鈍化膜的XPS表征顯示，在主要由有機物組成的SEI中，硼物種的數量可以忽略不計，并且無氟化物。電解液原位溶劑化結構的詳細表征顯示，陰離子的還原穩定性和弱配位特性，而不是含氟的界面成分，是實現高度可逆的鈉金屬負極的關鍵。

圖3. 循環后的SEI分析

A Carboranyl Electrolyte Enabling Highly Reversible Sodium Metal Anodes via a “Fluorine-Free” SEI. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202208158

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阿貢國家實驗室Angew：無氟SEI實現99.5%高庫倫效率鈉金屬負極！

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