![]()
▲共同第一作者：邱谦, 郑天乐通讯单位：宁波大学，宁波工程学院 ，慕尼黑工业大学论文DOI：10.1016/j.ensm.2024.103858 （点击文末「阅读原文」，直达链接）钠离子电池作为一种新兴的能源存储技术，因其钠资源的丰富性和成本低廉而备受关注。然而，相较于成熟的锂离子电池技术，钠离子电池在电极材料、电解质配方以及界面稳定性等方面仍面临诸多挑战。特别是在电解质的设计上，如何通过改善电极-电解质界面（EEIs）来提升钠离子的脱溶和嵌入行为，从而提高电池的整体性能，成为了研究的热点。传统的碳酸酯基电解质在钠离子电池中存在兼容性问题，尤其是在与硬碳（HC）负极材料搭配时，会形成不稳定和不均匀的固体电解质界面（SEI），导致电池的库仑效率（CE）降低和循环寿命缩短。目前研究者们开始探索高浓度电解质和局部高浓度电解质，以促进阴离子衍生和富含无机物的界面化学的形成，从而实现优异的电化学性能。但这些策略往往涉及到昂贵的锂盐或含氟稀释剂，这不仅增加了成本，也对环境造成了潜在的负担。在这项研究中，研究团队通过在1 mol L–1 NaClO4/丙烯碳酸酯（PC）电解液中仅引入0.5 wt%的钠二氟草酸硼酸盐（NaDFOB）添加剂，成功构建了一个强健的富含无机物的EEIs。这种通过DFOB-阴离子优先吸附-分解机制形成的EEIs，有效地抑制了副反应，显著提升了钠离子半电池和全电池的循环性能。通过理论计算和实验结果，研究人员发现DFOB–阴离子在内赫姆霍尔兹平面（IHP）上的吸附能量低于其他组分，因此会优先吸附并首先分解形成富含无机物的界面层。这种策略不仅提高了电池性能，而且由于NaDFOB的电子富集特性，还有助于稳定钠金属和提升钠金属电池的电化学性能。
![]()
图1传统EDLs导致溶剂连续分解，形成富含有机物的EEIs，以及DFOB–诱导的EDLs促进形成阴离子衍生的富含无机物的EEIs。![]()
图2 PC溶剂分子、ClO4–离子和DFOB–离子在钠金属、HC负极和NFM正极上的最优吸附结构，以及相应的吸附能量（Eads）。![]()
图3 1 M NaClO4/PC电解液在有无NaDFOB添加剂时的溶剂化结构及各项物化性质。![]()
图4 NFM正极在不同添加剂的1 M NaClO4/PC电解液中的循环性能，以及NFM||Na半电池在1 M NaClO4/PC+0.5wt% NaDFOB电解液中的倍率性能和长循环稳定性。![]()
图5 HC||Na半电池在1 M NaClO4/PC+0.5 wt% NaDFOB电解液中的初始循环伏安曲线， HC||Na半电池在0.3 C时的充放电曲线，以及全电池的充放电性能。这项研究通过引入少量电解液添加剂NaDFOB，通过DFOB-阴离子优先吸附在两电极上，并发生氧化-还原反应生成稳定的界面膜，不仅实现了对电极-电解质界面的有效调控，还显著提升了钠离子电池的循环稳定性和电化学性能。这一发现为开发长期循环的钠离子电池提供了一个可行的途径，同时也为未来钠离子电池的商业化和大规模应用奠定了坚实的基础。研究团队的这一成果，无疑将推动钠离子电池技术向更高效、更稳定、更环保的方向发展。
Qian Qiu, Tianle Zheng, Longqing Huang, Tonghui Xu, Lingchao Pan, Wei Sun, Haoran Tian, Wenjun Zhang*, Qian Yu, Yuxin Liang, Yingying Yan, Jinliang Yuan, Peter Müller-Buschbaum, Lan Xia*, Energy Storage Materials, 103858.https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103858![]()
业务介绍
研理云，研之成理旗下专门针对科学计算领域的高性能计算解决方案提供者。我们提供服务器硬件销售与集群系统搭建与维护服务。 ● 配置多样（单台塔式、两台塔式、多台机架式），按需定制，质量可靠，性价比高。
● 目前已经为全国 100 多个课题组提供过服务器软硬件服务（可提供相同高校或临近高校往期案例咨询）。 ● 公司服务器应用工程师具有量子化学、第一性原理、分子动力学等相关学科研究背景。 ● 公司与多位化学、材料领域理论计算方向专家长期合作，一起探索最优服务器软硬件配置和部署。
● 定制化硬件配置：提供售前实例测试，为您提供最合适的硬件配置方案。 ● 一体化软件服务：根据需求，发货前，完成系统、环境、队列、计算软件等所有内容的安装与配置，让您实现开机即用。 ● 完善的售后服务：为每位客户建立专属服务群，遇到问题及时解决。大大降低使用学生使用门槛和缓解老师压力。三年硬件质保 + 三年免费软件技术支持。 ● 已购买客户咨询：我们已有超过100位已购买客户，可以给您提供相同城市或者临近城市已购买客户的联系方式，以提供真实案例咨询。 ● 赠送课程学习机会：可选课程包括量子化学（Gaussian），第一性原理，（Vasp），分子动力学模拟（Lammps、Grommacs），钙钛矿计算模拟（Vasp）等。具体赠送方案以沟通结果为准。
扫码添加客服微信
![]()
更多科研作图、软件使用、表征分析、SCI 写作、名师介绍等干货知识请进入后台自主查询。
