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北京大學，重磅Angew！

來源：時間：2024-04-15 14:27:32 瀏覽：1387次

第一作者：Mengxue He

通訊作者：龐全全教授

通訊單位：北京大學

DOI: 10.1002/anie.202401051.

研究背景

電動汽車的日益普及引發(fā)了全球?qū)︿囯x子電池（LIBs）需求的激增，也引發(fā)了人們對Li可持續(xù)供應的擔憂。由于Li的供應有限、地理分布不均勻、價格昂貴，使得LIBs在適應儲能市場面臨巨大的挑戰(zhàn)。鈉離子電池（SIBs）由于Na含量豐富和低成本，成為非常有前途的替代品。然而，由于電解質(zhì)導電性較差和極端溫度下電極間相不穩(wěn)定，實現(xiàn)在寬溫度范圍內(nèi)運行的全氣候SIBs還是一個挑戰(zhàn)。基于此，北京大學龐全全教授等人提出了一種全面平衡的電解質(zhì)，將碳酸鹽與低冰點、低極性丙酸乙酯溶劑配對，增強在零度下的離子擴散和Na⁺溶解動力學。

文章要點

1、作者展示了一種新型的電解質(zhì)和間相工程方法，用于開發(fā)長壽命、全氣候的SIBs。值得注意的是，Na||磷酸釩鈉電池提供105 mAh g^-¹的容量，在-25 °C時的倍率為2 C。電池在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在60 °C下3000次循環(huán)后容量保持率為84.7%，在-25 °C下500次循環(huán)后容量保持率為95.1%。同時，整個電池在較寬的溫度范圍內(nèi)也表現(xiàn)出較好的循環(huán)性能。

2、此外，該電解質(zhì)利用了硼酸鹽和丁腈的組合添加劑策略來促進電極間相的均勻和富含無機，確保在從-45 °C到60 °C的寬溫度范圍內(nèi)具有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。本工作強調(diào)了電解質(zhì)和間相工程對寬溫度范圍和極端氣候內(nèi)運行全氣候SIBs的關鍵作用，也可能應用到其他全氣候電池技術。

圖文展示

圖1.電解質(zhì)設計說明及其表征

圖2.不同電解質(zhì)的Na||NVP電池的低溫性能

圖3.不同電解質(zhì)的Na||NVP電池的室溫與高溫性能

圖4.不同電解質(zhì)的Na||NVP電池的電化學性能與形貌表征

圖5.不同條件下SEI表面和濺射層的XPS光譜

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