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高功率密度可充電池在汽車啟停系統和電網頻率調節等電力密集型應用場景中不可或缺。然而，實現高功率密度堿性離子電池具有挑戰性，尤其是在低溫條件下，因為電化學阻抗和極化的增加會導致陽極表面更容易出現不理想的堿金屬沉積。

圖1 電解液設計

北京航空航天大學王華等通過電解液調節實現了一種低溫、高功率密度可充電Na₃V₂(PO₄)₃||硬碳（HC）鈉離子全電池，且不會發生金屬沉積。具體而言，這項工作設計了具有小溶劑化簇尺寸的1m NaPF₆-G2/DM電解液，這種高溶劑化熵電解液可在-40℃時實現高離子電導率和遷移數。

更重要的是，增強的接觸離子對溶劑化結構在具有低界面電阻的硬碳陽極上誘導出一個陰離子衍生的、薄的、富含NaF的固體電解質界面（SEI），以確保Na⁺通過SEI順利擴散。

圖2 全電池性能

因此，組裝的鈉離子全電池在-40℃時的功率密度達到了創紀錄的1132.31 W kg^-1（能量密度為61.94 Wh kg^-1），在25℃時的功率密度達到了13372.56 W kg^-1（132.83 Wh kg^-1）（基于陽極和陰極上活性材料的總質量）。這項工作將加快鈉離子電池在極端環境下的功率密集型應用的開發。

圖3 電解液的電化學特性

A High-Power Rechargeable Sodium-Ion Full Battery Operating at ?40 °C. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202315498

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北航AFM：在?40°C下工作的高功率可充鈉離子全電池

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