AEM: 二氟草酸硼酸钠基电解质用于长期循环寿命和增强的低温钠离子电池

在丰富的钠资源所带来的经济和环境效益的推动下，钠离子电池（SIB）正在成为下一代能源存储解决方案的一个前景广阔的替代方案。先进电解质的开发是SIB发展的一个关键方面，但这仍然是一项艰巨的挑战。本文报告了一种低成本二氟草酸硼酸钠（NaDFOB）的简便、可扩展合成方法，并探讨了其作为独立电解质盐在SIB中的应用。基于NaDFOB的醚电解质具有优异的电化学稳定性、溶剂相容性以及在电极表面形成致密、坚固的固态电解质相间层的独特能力。因此，采用NaDFOB电解质的Na4Fe3(PO4)2P2O7 (NFPP)阴极具有超高的循环稳定性，1000 次循环后容量保持率高达98.7%。此外，使用基于NaDFOB的醚电解质的Ah级硬碳（HC）//NFPP袋式电池显示出令人印象深刻的500 次循环寿命，以及99.9%的平均库仑效率。这种袋式电池还能在-40至60 °C的宽温度范围内保持优异的电化学性能，展示了电解液的多功能性。这项工作为创新盐的战略设计和应用提供了重要见解，为实现更持久、电化学性能更强的 SIB 铺平了道路。

图文简介

a ) H3BO3、H2C2O4和NaF合成NaDFOB的示意图；b )合成NaDFOB的XRD图谱和c ) 11B、13C和19F核磁共振图谱；e )不同浓度的二乙二醇二甲醚( G2 )溶解的NaDFOB的离子电导率；d ) 1 m NaDFOB-G2的电导率-温度曲线和f ) LSV曲线。

a ) NFPP电极在前三个循环中的循环伏安曲线，在 1.5 至 4 V 之间以0.1 mV s−1对Na/Na进行测量。b ) NFPP电极在第10，50，500和1000 次循环中的充电/放电曲线。c ) NFPP电极在2 C下的循环性能。d ) NFPP电极在第1，10，20和50 次循环中的EIS Nyquist图。e )相应的弛豫时间分布由DRT评估。图2e中R+Diffusion对应的特征峰仅由软件自动拟合得到，实际数据中没有对应的频率。f ) NFPP电极的倍率性能。g ) NFPP电极在25，-20和-40 ° C下的放电曲线和h )容量。

a )使用NaDFOB-G2电解液的HC//NFPP软包电池在0.1 C (1 C = 1000 mA)倍率下的首次充放电曲线。b ) HC//NFPP软包电池在1 C倍率下的循环性能。c ) HC//NFPP软包电池在-20，-40和60 °C下的放电曲线。d ) HC// FPP软包电池在( d )低温( -20 ℃, 0.2 C)和e )高温( 60 ℃、1 C)下的循环性能。

a ) NFPP和e ) HC电极循环后的TEM照片。用TOF-SIMS表征了b ) NFPP和f ) HC电极中B3+和F-离子碎片含量的深度分布。采用TOF-SIMS分析了c，d ) NFPP和g，h ) HC电极上SEI膜中元素的分布。i ) NFPP和j ) HC电极在NaDFOB-G2电解液中循环50 次后C 1、O 1、F 1和B 1s表面的XPS图谱。

论文信息

通讯作者：Yongjin Fang, Yuliang Cao,Qingfei Meng