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?同濟羅巍Nano Energy：溫度響應型SEI，-20至60 ℃寬溫鈉金屬電池！

鈉金屬電池(SMB)作為鋰離子電池的替代技術目前正在被研究，以用于固定式儲能系統。然而，由于在高溫或零下溫度下性能下降，基于有機液態電解液的SMB的運行一直受限于室溫。

同濟大學羅巍等通過氟化碳酸酯和氟苯的協作展示了一種碳酸酯基寬溫（WT）電解液。

圖1. 低溫和高溫下WT電解液中Na生長行為和溫度響應SEI的示意圖

具體而言，在該設計中，氟化溶劑用于降低Na⁺離子與溶劑之間的結合能，從而促進低溫下的脫溶劑化過程。此外，引入了低熔點氟苯(FB)溶劑，以在零下溫度下保持WT電解液的低粘度。同時，FB由于其非溶劑化特性，可以顯著提高溶劑化溶劑/Na⁺離子的比例，從而減輕鈉金屬表面游離碳酸酯溶劑的分解，這對于抑制高溫下的劇烈寄生反應至關重要。此外，由WT電解液原位誘導的溫度響應性固體電解質界面可以保證低溫下足夠的Na⁺離子擴散和高溫下對高活性鈉金屬的有效鈍化。

圖2. 不同溫度下的半電池性能

結果顯示，這種溫度響應型SEI在-20 ℃時將電池阻抗從31000Ω降低到1830Ω，并且在60 ℃時促進致密且平坦的Na沉積。此外，Na/Na₃V₂(PO₄)₃電池與WT電解液的耦合在–20 °C下可保持72.8%的室溫容量，并在60 ℃下經過500次循環后的容量保持率為88.5%。因此，這種新開發的電解液和SEI化學被認為為開發全氣候SMB開辟了道路。

圖3. 全電池性能

Temperature-responsive solid-electrolyte-interphase enabling stable sodium metal batteries in a wide temperature range. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107746

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