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1研究背景
锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命和无记忆效应等优点，广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等领域。然而，锂资源储量有限且分布不均，促使人们寻找替代品，钠离子电池（SIBs）应运而生。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，但钠资源储量丰富、分布广泛，成本更低。电解质作为钠离子电池的“血液”，对电池性能至关重要。它不仅影响电极/电解质界面性质，还在可逆容量、倍率性能、循环稳定性、高低温性能及安全性等方面发挥关键作用。目前常用的钠盐，如六氟磷酸钠（NaPF₆）、高氯酸钠（NaClO₄）、双三氟甲烷磺酰亚胺钠（NaTFSI）和双氟磺酰亚胺钠（NaFSI）等，均存在一定问题。例如，NaClO₄易爆且难以干燥除水，NaPF₆有毒、昂贵且易受热和湿度影响分解，NaTFSI和NaFSI成本高且对铝箔集流体有腐蚀作用。因此，开发新型先进钠盐对推动钠离子电池广泛应用意义重大。二氟草酸硼酸（NaDFOB）具有独特的结构和性能，如高导电性、与多种溶剂的相容性以及自形成稳定固体电解质界面（SEI）层的能力，但此前其作为单一电解质盐在钠离子电池中的应用及与不同电极的兼容性研究较少，主要原因是其合成过程复杂、危险且成本高。
2成果简介
在这项研究中，研究人员采用液体沉淀技术，开发出一种新颖、经济高效且环保的NaDFOB合成方法。他们深入研究了其作为钠离子电池单一电解质盐的应用，发现NaDFOB有助于在Na₃Fe₂(PO₄)P₂O₇（NFPP）阴极上形成致密且坚固的阴极电解质界面（CEI）层，显著提升了电极的循环稳定性和库仑效率（CE）。具体而言，NFPP电极在1000次循环后展现出98.7%的高容量保持率和99.96%的平均CE。此外，使用NaDFOB - 二甘醇二甲醚（G2）电解质的硬碳（HC）//NFPP软包电池循环寿命延长至500次，低温性能优异。在-40至60°C的宽温度范围内，软包电池均能保持出色的电化学性能，展示出该电解质的多功能性。研究表明，NaDFOB在基于G2的电解质中对阴极和阳极电极上坚固SEI层的形成起着关键作用，从而与不同的阴极和阳极材料具有良好的兼容性。该研究为开发先进钠盐提供了宝贵见解，有望加速钠离子电池在各种应用中的实际应用进程。3图文导读
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图1 展示了NaDFOB的合成过程、XRD图谱、NMR谱图以及离子电导率随浓度的变化。结果表明，NaDFOB具有高度的结晶性，且与已报道的工作相符合，证实了其成功合成。![]()
图2 展示了NFPP电极在NaDFOB-G2电解质中的电化学性能，包括循环伏安曲线、充放电曲线、循环性能、电化学阻抗谱（EIS）以及速率性能。这些图表显示了NFPP电极在NaDFOB-G2电解质中的优异性能，包括高可逆性和长期稳定性。![]()
图3 展示了HC//NFPP软包电池的电化学性能，包括初始充放电曲线、循环性能以及在不同温度下的放电曲线。这些图表证明了NaDFOB-G2电解质在实际应用中的潜力。![]()
图4 通过HRTEM、TOF-SIMS和XPS技术对循环后的NFPP和HC电极进行了表征，揭示了SEI膜的成分和结构。这些图表说明了NaDFOB衍生的SEI膜在电极表面的均匀分布，有助于提高电池的循环稳定性。
4小结
研究团队成功开发出一种简便、经济且环保的 NaDFOB 合成方法。该化合物作为单一电解质盐，与多种电极材料兼容性良好。NaDFOB 还原分解产生的富含 NaF 的无机 SEI 膜具有出色的界面兼容性，确保了电解质的稳定性，从而实现电池的长期循环稳定性。使用 NaDFOB 基醚电解质的 Ah 级 HC//NFPP 软包电池，平均库仑效率超 99.9%，500 次循环后仍保持 80% 的初始容量，在 - 20 至 60°C 的宽温度范围内表现出优异的循环性能。本研究为先进钠盐的开发提供了重要思路，对钠离子电池的实际应用发展具有积极推动作用。未来，期待该研究成果能进一步推动钠离子电池技术的发展，在大规模储能、电动汽车等领域实现更广泛的应用，为能源存储领域带来新的变革。文献：
https://doi.org/10.1002/aenm.202403306
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