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侴術(shù)雷教授團隊Angew.丨雙功能FEC！高性能Na-DIBs！

來源：時間：2023-11-13 16:44:24 瀏覽：1672次

第一作者：Zhuo Yang

通訊作者：侴術(shù)雷教授、李林教授、趙慶特聘研究員

通訊單位：溫州大學(xué)、南開大學(xué)

DOI: 10.1002/anie.202313142

研究背景

鈉-雙離子電池（Na-DIBs）因其較高的工作電壓和低成本而受到越來越多的關(guān)注，但Na-DIBs的實際應(yīng)用仍受到低容量、庫侖效率差等問題的阻礙，其與電極與電解質(zhì)的相容性高度相關(guān)，且研究較少。基于此，溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授和李林教授、南開大學(xué)趙慶特聘研究員等人在電解質(zhì)中引入碳酸氟乙烯（FEC），調(diào)節(jié)Na-DIBs的陽離子/陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)和陰極/陽極-電解質(zhì)間相的穩(wěn)定性。此外，作者分別以Sb和石墨為負極和正極，研究了Na-DIB在含F(xiàn)EC添加劑的電解質(zhì)中的電化學(xué)性能。對比無FEC電解質(zhì)（PC溶劑中1 M NaPF₆鹽），添加FEC添加劑（5 wt.%）促進了正極和負極上無機富NaF EEI的形成，并改變了PF₆^-陰離子的溶劑化行為。

文章要點

1、作者在電解質(zhì)中引入碳酸氟乙烯（FEC），以調(diào)節(jié)Na-DIBs的陽離子/陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)和陰極/陽極-電解質(zhì)間相的穩(wěn)定性。FEC調(diào)節(jié)PF₆^-溶劑化鞘的環(huán)境，促進PF₆^-在石墨上的相互作用。此外，F(xiàn)EC優(yōu)先分解引起的富NaF-間相有效地抑制了陽極與電解液的副反應(yīng)和粉碎。在含氟化碳電解質(zhì)中，Sb||石墨全電池獲得了高的容量、循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率。

2、制備的Sb||石墨全電池在50次循環(huán)后達到了58.5 mAh g^-1的高放電比容量，容量保留率為93.1%（而基線電解質(zhì)分別為48.3 mAh g^-1和79.7%）。此外，在功率密度為157.78 W kg^-1時，電池的能量密度為194.95 Wh kg^-1（基于正極和負極的活性材料的質(zhì)量）。本工作闡明了雙功能FEC的潛在機制，并為構(gòu)建高性能雙離子電池提供了一種替代策略，促進了他們在未來可持續(xù)儲能系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。

圖文展示

圖1.Sb||Na和石墨||Na半電池的電化學(xué)性能

圖2.溶劑化結(jié)構(gòu)的實驗和理論分析

圖3.在循環(huán)Sb負極和石墨正極上的EEI組件的XPS表征

圖4.在循環(huán)Sb負極和石墨正極上的EEI組件的HRTEM表征

圖5.電極材料在1 M NaPF₆-PC+5% FEC電解質(zhì)中的結(jié)構(gòu)演化

圖6.Sb||石墨全電池的電化學(xué)性能

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