华科/同济AM：五氟苯氧基磷苯稳定高能量钠电界面

钠离子电池因钠资源丰富而成为大规模储能电池的有力竞争者。然而，传统电解液中的电极界面不稳定，降低了电池的循环寿命。层状氧化物中的过渡金属元素，如镍和锰，可能会溶解到电解质中并沉积在HC负极上，从而增加界面电阻。因此，在正极和负极两侧同时构建稳定的电极-电解质界面是实现长循环SIBs的关键。

在此，华中科技大学黄云辉、袁利霞，同济大学Donghai Wang等人使用五氟(苯氧基)环三磷腈(FPPN)作为功能电解质添加剂，稳定层状氧化物正极和硬碳负极的界面。其中氟取代基和π-π共轭的─P=N─结构分别降低了FPPN的最低未占据分子轨道和增加了FPPN的最高已占据分子轨道，同时实现了FPPN在负极和正极上的优先还原和氧化，近而形成了均匀、超薄、富无机的固体电解质界面和正极电解质界面。结果显示，组装了容量为5Ah的钠离子软包电池经过1000次循环后，它可以保持4.46 Ah的高容量，对应于每圈0.01%的低衰减率。此外，软包电池还实现了145 Wh kg-1的高能量密度和-20-60°C的宽工作温度。

图1. 不同分子和离子团的理论计算

总之，该工作提出了一种双功能电解质添加剂FPPN来稳定5 Ah钠离子软包电池的CEI和SEI。FPPN添加剂同时提高了CEI和SEI中NaF的含量。因此，有效地抑制了电极和电解质之间的副反应。研究表明，具有2 wt% FPPN的5 Ah NNFMO/HC软包电池实现了145 Wh kg−1的高能量密度和稳定的循环，在0.5 C下循环1000次后保持4.46 Ah，大大远远超过了循环260次后4.43 Ah的标准电解质。此外，具有2 wt% FPPN的NNFMO/HC软包电池也能在-20到60°C的宽工作温度下稳定运行。因此，该工作为合理调控Ah级软包电池的CEI和SEI，解决界面化学和电化学性能之间的问题提供了有意义的指导。

图2. 使用标准和FPPN电解质的软包电池性能

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