华科大韩建涛/方淳ACS Nano：NaClO4和NaPF6，谁更适合钠离子电池？

NaClO₄和NaPF₆是商业钠离子电池（SIBs）中最普遍采用的电解质盐，它们对界面化学具有决定性影响，而界面化学与电化学性能密切相关。然而，由于微观界面化学的内部机制复杂而模糊，目前无法就最适合高性能SIB电解质的钠盐达成共识。

图1. 不同电解液溶剂化结构的理论分析

华中科技大学韩建涛、方淳等揭示了不同钠盐阴离子诱导的溶剂化结构决定了Na⁺解溶剂化动力学和界面膜演化过程。具体而言，作者分别将NaClO₄和NaPF₆钠盐溶解在PC/EMC/DMC/FEC溶剂中，对其作为SIB的电解质进行了评估和比较。结果表明，钠盐阴离子参与了溶剂化结构，其中PF₆-优先分解，生成了稳定、富含无机化合物的正极-电解质界面相（CEI），抑制了溶剂分解，确保了界面稳定性。

此外，值得注意的是，与Na⁺和ClO₄-之间的相互作用相比，Na⁺和PF₆-之间的相互作用要弱得多，这促进了Na⁺的脱溶剂化，改善了电荷转移动力学。

图2. CEI表征

因此，采用基于NaPF₆钠盐电解液的Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇ (NFPP)/Na电池在4.3 V下循环800次后显示出81.2%的高容量保持率，在20 C的高倍率下显示出70 mAh g^-1的高比容量。

该研究结果表明，NaPF₆更适合作为SIB的电解质盐，这不仅是因为它与工业流程兼容，更重要的是，它能形成一种更有利于界面热力学和动力学的溶剂化结构。

图3. 电化学性能对比

Electrolyte Salts for Sodium-Ion Batteries: NaPF6 or NaClO4? ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c07474

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