可充室溫鈉硫（RT Na-S）電池由于具有高能量密度和低成本的優(yōu)勢，是一種很有前景的儲能技術。然而，由于現有電解質和電極之間的差相容性，它們的電化學性能受到了嚴重阻礙。

悉尼科技大學汪國秀等展示了一種全氟化電解液，它包含2,2,2-三氟-N,N-二甲基乙酰胺(FDMA)溶劑、1,1,2,2-四氟乙基甲基醚(MTFE) 反溶劑和氟代碳酸乙烯酯( FEC)添加劑，可以大大提高RT Na-S電池的可逆性和循環(huán)性。

圖1. 電解液設計

理論計算和實驗表征均證實，FDMA溶劑和FEC添加劑賦予與多硫化鈉(NaPSs)可控的反應，原位形成富含NaF和Na₃N的正極電解質界面(CEI)，從而實現了“準固相”Na-S轉化，其中NaPSs的形成可忽略不計。MTFE作為反溶劑的引入可以調節(jié)Na⁺溶劑化鞘層，進一步降低NaPSs的溶解度，優(yōu)化CEI的厚度，并通過協(xié)同構建堅固的固體電解質界面(SEI)來穩(wěn)定Na負極。

圖2. CEI表征

結果，氟化組分的協(xié)同作用使電解液具有高離子電導率（25℃時為4.3 mS cm^-1）、不可燃性以及與鈉金屬負極和硫復合正極的高度相容性。受益于精心設計的電解液，所開發(fā)的Na-S電池在0.1 C（1 C = 1675 mAh g^-1）下提供了1114 mAh g^-1（基于硫的質量）的高可逆容量，并具有更長的循環(huán)壽命。這些重要發(fā)現不僅為高性能室溫Na-S電池的開發(fā)提供了新的見解，而且還可以擴展到具有類似轉換機制的各種可充電池系統(tǒng)（例如 Li-S、Li-Se和Na-Se電池）。

圖3. Na-S電池性能

Rational electrolyte design toward cyclability remedy for room–temperature sodium–sulfur batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202205416