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在提高鈉離子混合電容器（SIHC）的超低溫（低于?30°C）性能中，將電池的高能量密度與超級電容器的高輸出功率和長壽命相結合，對電子器件在極端環境中的應用至關重要。

在此，復旦大學宋云教授、陳敏教授、上海理工大學鄭時有教授等人開發了一種“單溶質-單溶劑”電解質，并構建了通孔空心碳球（TH-HCS）。通過理論計算和實驗研究表明，弱溶劑化結構和高離子電導率促進了低溫下Na⁺的傳輸，高氟化SEI促進了Na⁺的遷移，通孔中空結構緩解了鈉化過程中的體積膨脹，從而確保了快速的動力學和結構穩定性。

圖1. 不同溫度下的電解質特性

總之，該工作開發了一種新型的“單鹽-單溶劑”耐乙醚低溫電解質（1.0 m NaOTf-二乙二醇二甲醚（DEGDME），同時構建了獨特的通孔空心碳球（TH-HCS）以實現優異電化學性能。與傳統的1.0 m NaPF6–EC/DMC相比，NaOTf鹽有利于形成較薄的SEI和Na⁺的可逆儲存，而DEGDME溶劑有利于形成光滑致密的富無機SEI。

此外，通孔空心結構緩解了鈉化過程中的體積膨脹，促進了電解質滲透，確保了LT時的快速動力學。得益于弱溶劑化電解質和優化的負極結構，在1.0 A g^?1和?60°C時表現出58.1 mAh g^?1的高容量，即使在1.0 A g^?1和?40°C下進行11000次循環后仍具有87.5 mAh g^?1的容量。與AC組裝以構建SIHC的TH-HCS在25℃和?40℃下分別表現出106.1和52.0 Wh kg^?1的高能量密度。因此，該工作為構建性能優越的LT存儲設備和進一步了解實際應用提供了新的觀點。

圖2. 使用NaOTf-DEGDME電解質的TH-HCS||AC SIHC的電化學性能

Enhancing the Whole Migration Kinetics of Na+ in the Anode Side for Advanced Ultralow Temperature Sodium-Ion Hybrid Capacitor, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301509

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宋云/陳敏/鄭時有AEM：增強超低溫鈉離子混合電容器負極側Na+遷移動力學

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