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華科/同濟AM：五氟(苯氧基)環三磷苯穩定 145 Wh/Kg 鈉離子軟包電池的電極/電解質界面

鈉離子電池因鈉資源豐富而成為大規模儲能電池的有力競爭者。然而，傳統電解液中的電極界面不穩定，降低了電池的循環壽命。層狀氧化物中的過渡金屬元素，如鎳和錳，可能會溶解到電解質中并沉積在HC負極上，從而增加界面電阻。因此，在正極和負極兩側同時構建穩定的電極-電解質界面是實現長循環SIBs的關鍵。

在此，華中科技大學黃云輝、袁利霞，同濟大學Donghai Wang等人使用五氟(苯氧基)環三磷腈(FPPN)作為功能電解質添加劑，穩定層狀氧化物正極和硬碳負極的界面。其中氟取代基和π-π共軛的─P=N─結構分別降低了FPPN的最低未占據分子軌道和增加了FPPN的最高已占據分子軌道，同時實現了FPPN在負極和正極上的優先還原和氧化，近而形成了均勻、超薄、富無機的固體電解質界面和正極電解質界面。

結果顯示，組裝了容量為5Ah的鈉離子軟包電池經過1000次循環后，它可以保持4.46 Ah的高容量，對應于每圈0.01%的低衰減率。此外，軟包電池還實現了145 Wh kg^-1的高能量密度和-20-60°C的寬工作溫度。

圖1. 不同分子和離子團的理論計算

總之，該工作提出了一種雙功能電解質添加劑FPPN來穩定5 Ah鈉離子軟包電池的CEI和SEI。FPPN添加劑同時提高了CEI和SEI中NaF的含量。因此，有效地抑制了電極和電解質之間的副反應。研究表明，具有2 wt% FPPN的5 Ah NNFMO/HC軟包電池實現了145 Wh kg^?1的高能量密度和穩定的循環，在0.5 C下循環1000次后保持4.46 Ah，大大遠遠超過了循環260次后4.43 Ah的標準電解質。

此外，具有2 wt% FPPN的NNFMO/HC軟包電池也能在-20到60°C的寬工作溫度下穩定運行。因此，該工作為合理調控Ah級軟包電池的CEI和SEI，解決界面化學和電化學性能之間的問題提供了有意義的指導。

圖2. 使用標準和FPPN電解質的軟包電池性能

Pentafluoro(phenoxy)cyclotriphosphazene Stabilizes Electrode/Electrolyte Interfaces for Sodium-Ion Pouch Cells of 145 Wh Kg^?1, Advanced Materials 2024 DOI:?10.1002/adma.202312287

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