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鈉離子電池（SIB）在下一代電網規模的能源存儲方面前景廣闊。然而，電解質/電極界面的高度不穩定性威脅著高能 SIB 的長期循環。特別的，高電壓下不穩定的正極電解質界面（CEI）會導致持續的電解質分解、過渡金屬溶解和快速容量衰減。

在此，北京大學龐全全團隊提出了一種用于SIB電解質分子設計的平衡原理即通過將氧化穩定的丁二腈溶劑與溶解度適中的碳酸酯耦合在一起，形成超薄、均質且堅固的CEI。

所提出的電解質不僅顯示出有限的正極分解進而形成薄的 CEI，而且還能在高壓下抑制CEI成分的溶解。因此，經過馴化的電解質/電極界面可使 Na₃V₂O₂(PO₄)₂F (NVOPF) 正極在1 C下以4.3 V的高充電電壓進行 3000 次循環后仍具有出色的容量保持率（大于 90%）。此外，NVOPF||硬碳全電池在1 C 下穩定循環 500 次，平均庫侖效率高。

圖1. 溶劑化結構表征

總之，該工作報告了一種用于高壓鈉離子電池的平衡電解質設計。具體而言，將氧化性穩定的丁二腈溶劑與溶解度適中的碳酸酯結合在一起，從而抑制了CEI 在高壓下的溶解/損壞。所設計的 DEC-SN-FEC 電解液使 NVOPF||HC 全電池具有很高的循環穩定性。

值得注意的是，NVPOF 半電池不僅能在寬溫條件下工作（-25 ℃至60 ℃），而且在25 ℃條件下，經過8個月的循環后仍能保持大于90%的容量，平均CE值超過99.6%。因此，該電解質設計凸顯了在惡劣條件下工作的 SIB 的電解質設計精髓。基于低成本 SN 和 DEC 的可擴展性，該工作為解決商業問題（即制造成本和整體可持續性）提供了機會，并加快了 SIB 的產業化進程。

圖2. 電池性能

Electrolyte Engineering with Tamed Electrode Interphases for High-Voltage Sodium-Ion Batteries, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202310051

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?北大龐全全AM：穩定電極/電解質界面實現高壓鈉離子電池

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