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?南開AFM：納米約束電解液實現可持續鈉離子電池

鈉離子電池（SIBs）因其低成本、豐富的上游資源以及與鋰離子電池兼容的制備工藝而被認為是大規模電化學儲能裝置的理想候選材料。然而，液態電解液中的高活性游離溶劑分子會在電極和電解液之間引發持續的界面副反應，從而降低SIBs的循環性能。

圖1 普通液態電解液和MOF約束電解液的比較

南開大學張凱等首先利用具有1.1 nm均勻納米孔道的銅基金屬有機框架（Cu-MOF-74）作為SIBs電解液的約束骨架，以提供納米通道來物理約束溶劑，從而創造開放金屬位點（OMS）來與鈉鹽進行化學配位。通過DFT模擬和固態核磁共振（SSNMR）的結合，作者研究發現約束效應會促使電解液形成高度聚集的溶劑化結構，這有利于抑制電極-電解質界面副反應并提高電解液的熱穩定性。

圖2 電解液的溶劑化結構表征

因此，采用MOF約束電解液的Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)正極實現了3000次循環的超長壽命和93%的容量保持率。此外，采用納米約束電解液的電池還能在60℃的高溫下工作600多次。這項研究提出了一種制備可持續SIBs的可行方法，也為解決電化學儲能系統中電解液和電極之間的副反應提供了指導。

圖3 電化學性能研究

Nano-Confined Electrolyte for Sustainable Sodium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202314288

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