安徽大学张朝峰教授团队在钠离子电池研究获进展

得益于丰富的钠储量，钠离子电池(SIBs)在下一代大规模储能系统中引起了广泛关注。与锂离子电池相比，Na+离子半径大、原子量大，导致电极材料体积变化大，电化学反应动力学缓慢，不可避免地阻碍了SIBs的长循环寿命和快速充电性能。同时，循环过程中反复的体积变化对构建坚固的电极-电解液界面(EEI)以实现卓越的电化学性能提出了更大的挑战。迄今为止，电极材料在提高SIBs的快充性能和循环稳定性方面已取得了重大进展。然而，EEI的研究尚处于起步阶段。

基于此，安徽大学物质科学与信息技术研究院张朝峰教授团队提出了一种具有阴离子增强型溶剂化结构和高离子电导率的混合酯醚电解液，诱导阴离子衍生的坚固电极-电解液界面的形成。将弱溶剂化的醚基溶剂四氢呋喃(THF)引入到碳酸丙烯酯(PC)基电解液中，记为1.0 M NaPF6-PC/THF，调节更多的PF6-阴离子参与到Na+内鞘中，加速脱溶过程。此外，由熵效应引起的分子多样性增加的弱溶剂化结构可以增强离子电导率和快速的界面动力学。18650圆柱PB||HC全电池在50次循环后容量保持率为91.6%。这项工作强调了熵辅助的混合酯醚电解液在高性能钠离子电池中的潜力。

图. (a) 弱溶剂化电解液和混合酯醚电解液示意图; (b) 三种电解液的溶剂化结构示意图和优势；(c) 1.0 M NaPF6基电解液的离子电导率；(d) EC、PC、G1、G2和THF溶剂的静电势密度；(e) Na+-PC/G1、Na+-PC/G2、Na+-PC/THF、Na+-PC和Na+-THF簇的结合能和电子亲和能。

相关研究成果以“Entropy-Assisted Anion-Reinforced Solvation Structure for Fast-Charging Sodium-Ion Full Batteries”（DOI：10.1002/anie.202410494）为题发表在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.《德国应用化学》上。安徽大学博士后周洵竹为第一作者，安徽大学张朝峰教授、温州大学侴术雷教授及李林瓯江特聘教授为共同通讯作者，安徽大学为第一通讯单位。

此外，钾离子电池由于其丰富的钾资源被认为是大规模储能系统的潜在候选者。在众多已报道的负极材料中，铋负极以其理论比容量高、成本低、无毒等优点受到了广泛的关注。然而，铋负极在充放电过程中会经历显著的体积变化，导致循环稳定性和倍率性能不理想。基于此，综述了铋负极在钾离子电池中的研究进展。我们详细讨论了铋负极在钾离子电池中的修饰策略，包括电解质优化、形态设计和与碳材料的杂化。此外，我们试图提出铋负极在钾离子电池中可能的未来发展方向，旨在加快其实际应用。相关成果以“Strategies to boost the electrochemical performance of bismuth anode for potassium-ion batteries”（DOI：10.1039/d4sc03226h）为题发表在Chem. Sci.《化学科学》上。周洵竹博士后为第一作者，安徽大学张朝峰教授、温州大学侴术雷教授及李林瓯江特聘教授为共同通讯作者。

来源：安徽大学