低溶剂化电解液用于高压钠离子电池

2024-08-01 16:42:44 sh默尼 171

钠离子电池的电解液目前主要包括醚类和酯类两大类。醚类主要是六氟磷酸钠溶解在二乙二醇二甲醚中，对于钠金属有着良好的相容性，但是高压下容易分解，和高电压正极匹配存在问题。酯类一般是高氯酸钠或者六氟磷酸钠溶解在EC、PC、DMC、DEC和EMC等多种混合溶剂中。这个体系基本是照搬借鉴锂离子电池的电解液体系，对于钠离子电池的正负极匹配度并不甚佳。但目前对于钠离子电池电解液的系统性研究还比较少。

过去的研究表明，在钠电解质(碳酸丙烯酯中的高氯酸钠(NaClO4))中发现的可溶性分解产物比锂和钾电解质中发现的更多；在碳酸乙烯和碳酸二乙酯混合的六氟磷酸盐电解质中，Na-SEI在碳质阳极上的溶解速率高于Li-SEI。因此，过去的碳酸酯电解液体系在碳负极上形成的SEI是不稳定的，会持续消耗电解液，导致低的库伦效率和短的循环寿命。

以NaFSI为溶质，碳酸二甲酯DMC和磷酸三（2，2，2-三氟乙基）酯TFP构建了新的电解液体系。其核心思想就在于降低溶质和溶剂间的溶剂化相互作用来提高电解液稳定性。

溶剂的极性直接关系到其对固体材料(如盐或SEI层)的溶解能力。理想的溶剂应具有足够高的极性来溶解钠盐，以确保电解质的高离子导电性。然而，溶液的极性也要足够低，以尽量减少其溶解在阳极表面形成的SEI层的能力。因此，应选择具有适当的极性的溶剂，并调控离子溶剂化结构，以减少游离溶剂的数量，并调整SEI层的主要成分让其来自于盐的分解，降低SEI在电解质中的溶解度。这样才能实现最好的电池性能。