​JACS：磷/硅协同界面实现超宽温钠离子电池的电解质化学

近年来，电极材料实用化研究深入推进，钠离子电池有望成为继锂离子电池之后最有前途的下一代储能器件。然而，季节性变化或过度使用引起的工作温度波动对性能稳定性会造成不利影响，特别是在极端温度(50°C)下。为了扩大应用范围、降低温度控制系统的成本，迫切需要开发宽温电池技术。

在此，东北师范大学吴兴隆团队通过引入磷/硅共驱动的协同操作机制，使得紧凑型电极/电解质界面具有更好的界面钠离子传输动力学和理想的结构/热稳定性。结果显示，使用所设计电解质的半电池可在 -25 至 75 ℃ 的温度范围内稳定运行，即使在 60 ℃ 下循环 1700 次，容量保持率也超过了 70%。更重要的是，由 Na3V2(PO4)2O2F 正极和硬碳负极组装而成的全电池也具有出色的循环稳定性，在 -25 至 50 ℃ 下的循环次数分别超过 500 次和 1000 次，并且在温度持续变化的全天候动态测试中具有极佳的温度适应性。

图1. 基于NVPF正极和HC负极的全电池性能测试总之，该工作通过先进的成膜调制策略，利用添加剂形成的磷/硅中间体来优化界面形成。改进后的 CEI/SEI 具有更强的离子传输能力和出色的结构/热稳定性，可使 SIB在宽温度范围内稳定运行。此外，组装好的 HC//NVPF 全电池在-25、25 和 50 ℃的长循环测试（500、800 和 1000 个循环）中保持了极高的容量保持率（94%、92% 和 93%）。特别地，全天候动态测试进一步证明了电池系统的可靠性，测试温度从 50℃ 持续变化到 -25℃ 可再回到 50℃。因此，该工作提出了一种有效的解决策略，可拓宽传统碳酸酯基电解质较窄的工作范围，有利于 SIB 的应用扩展。

图2. 电极界面结构

Electrolyte Chemistry toward Ultrawide-Temperature (−25 to 75 °C) Sodium-Ion Batteries Achieved by Phosphorus/Silicon-Synergistic Interphase Manipulation, Journal of the American Chemical Society 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c11776