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侴術(shù)雷/喬蕓Small Methods：無需添加劑，F(xiàn)EC基電解液實(shí)現(xiàn)4.7V高壓鈉電池！

高能量密度和長期循環(huán)穩(wěn)定性是鈉電池大規(guī)模商業(yè)化的關(guān)鍵因素。在這方面，可以在高壓下工作的正極材料由于其高能量密度而引起了極大的興趣。然而，傳統(tǒng)的電解液由于其有限的氧化穩(wěn)定性而不能用于高壓鈉電池。因此，為高壓正極材料開發(fā)合適的電解液是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

溫州大學(xué)侴術(shù)雷、上海大學(xué)喬蕓等開發(fā)了一種基于氟代碳酸乙烯酯(FEC)的高壓鈉電池電解液（1 M NaPF₆-FEC/DMC，v/v=2/8）。

圖1 NCPP||Na電池在不同電解液中的電化學(xué)性能

這種電解液可以實(shí)現(xiàn) 4.7 V高工作電壓Na₄Co₃(PO₄)₂P₂O₇(NCPP)正極的穩(wěn)定循環(huán)。與傳統(tǒng)的碳酸酯電解液（1 M NaPF₆-EC/DMC，v/v=1/1）相比，采用FEC/DMC 基電解液的NCPP||Na電池具有出色的循環(huán)性能，在0.5 C下經(jīng)過500次循環(huán)后可保持90.10%的容量，在1 C下經(jīng)過1000次循環(huán)后可保持89.99%的容量，并具有高庫倫效率(CE)。

圖2 NCPP正極循環(huán)后的SEM、TEM和CEI表征

研究顯示，F(xiàn)EC作為電解液中的助溶劑可以在NCPP正極表面形成薄而均勻的富含NaF的正極電解質(zhì)界面(CEI)層，從而防止電解液的連續(xù)分解和與電極的反應(yīng)，保護(hù)NCPP正極的晶體結(jié)構(gòu)不受破壞。

此外，在NCPP正極和Na金屬負(fù)極上都原位生成了極其穩(wěn)定和堅(jiān)固的電極-電解質(zhì)界面，這可以確保材料在高壓下的出色電化學(xué)性能。總之，這項(xiàng)工作提供了一種有前景的FEC基電解液，該電解液使鈉金屬負(fù)極與高壓正極結(jié)合時(shí)具有優(yōu)越的電化學(xué)性能，可實(shí)現(xiàn)高能量密度鈉電池。

圖3 Na||Na對稱電池性能和SEI表征

High-Voltage, Highly Reversible Sodium Batteries Enabled by Fluorine-Rich Electrode/Electrolyte Interphases. Small Methods 2022. DOI: 10.1002/smtd.202200209

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