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第一作者：Jiali Wang

通訊作者：康飛宇、翟登云

通訊單位：清華大學深圳國際研究生院

論文速覽：

本研究深入探討了鈉離子電池中石墨陽極在日歷老化過程中的容量損失和固體電解質界面（SEI）的演化。

研究發現，石墨陽極在不同的充電狀態下（SOC60與SOC100），其老化行為存在顯著差異。特別是在SOC60狀態下，石墨陽極表現出更嚴重的容量損失和庫侖效率（CE）下降。通過多尺度表征技術，研究揭示了鈉共插層化學的降解和SEI的演變與SOC的強依賴性。

結果表明，石墨陽極在部分鈉化狀態下的異質相變和巨大體積收縮導致了SEI的破裂，而這一過程與鈉共插層化學的降解密切相關。

圖文導讀：

圖1：展示了石墨陽極在SOC60和SOC100狀態下經過300小時存儲老化后的電壓曲線、容量損失和庫侖效率變化。圖中可見SOC60狀態下的石墨陽極容量損失更大，CE下降更明顯。

圖2：通過X射線衍射（XRD）圖譜對比了老化前后石墨陽極的相變，以及掃描電子顯微鏡（SEM）圖像展示了石墨陽極在老化過程中的體積收縮情況。結果表明SOC60狀態下的石墨陽極發生了更嚴重的結構變化和體積收縮。

圖3：通過電化學阻抗譜（EIS）和高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像分析了石墨陽極SEI的演化。圖像顯示SOC60狀態下的石墨陽極SEI結構更為不規則，表明SEI的生長和破壞共存。

圖4：利用X射線光電子能譜（XPS）和核磁共振（NMR）光譜分析了石墨陽極SEI的化學組成和演化。結果揭示了SOC60狀態下石墨陽極SEI的有機成分（如鈉烷氧化物）的增長和破壞過程。

亮點介紹：

1. SOC依賴性老化行為：研究發現石墨陽極在SOC60狀態下的老化行為比SOC100狀態下更為嚴重，這為電池的長期儲存和壽命預測提供了新的視角。

2. 多尺度表征技術：通過XRD、SEM、EIS和HRTEM等多尺度表征技術，全面揭示了石墨陽極在日歷老化過程中的相變和SEI演化。

3. SEI化學組成分析：利用XPS和NMR光譜技術，首次詳細分析了石墨陽極SEI的有機和無機成分，為理解SEI的形成和穩定性提供了重要信息。

4. 容量損失與SEI演化關聯：研究明確了石墨陽極容量損失與SEI演化之間的直接聯系，特別是在部分鈉化狀態下的異質相變和體積收縮對SEI穩定性的影響。

文獻信息：

標題：Degradation of sodium co-intercalation chemistry and etherderived interphase on graphite anodes during calendar aging

期刊：Energy & Environmental Science

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