同济罗巍Nano Energy：温度响应型SEI，-20至60 ℃宽温钠金属电池！

钠金属电池(SMB)作为锂离子电池的替代技术目前正在被研究，以用于固定式储能系统。然而，由于在高温或零下温度下性能下降，基于有机液态电解液的SMB的运行一直受限于室温。

同济大学罗巍等通过氟化碳酸酯和氟苯的协作展示了一种碳酸酯基宽温（WT）电解液。

图1. 低温和高温下WT电解液中Na生长行为和温度响应SEI的示意图

具体而言，在该设计中，氟化溶剂用于降低Na⁺离子与溶剂之间的结合能，从而促进低温下的脱溶剂化过程。此外，引入了低熔点氟苯(FB)溶剂，以在零下温度下保持WT电解液的低粘度。同时，FB由于其非溶剂化特性，可以显著提高溶剂化溶剂/Na⁺离子的比例，从而减轻钠金属表面游离碳酸酯溶剂的分解，这对于抑制高温下的剧烈寄生反应至关重要。此外，由WT电解液原位诱导的温度响应性固体电解质界面可以保证低温下足够的Na⁺离子扩散和高温下对高活性钠金属的有效钝化。

图2. 不同温度下的半电池性能

结果显示，这种温度响应型SEI在-20 ℃时将电池阻抗从31000Ω降低到1830Ω，并且在60 ℃时促进致密且平坦的Na沉积。此外，Na/Na₃V₂(PO₄)₃电池与WT电解液的耦合在–20 °C下可保持72.8%的室温容量，并在60 ℃下经过500次循环后的容量保持率为88.5%。因此，这种新开发的电解液和SEI化学被认为为开发全气候SMB开辟了道路。

图3. 全电池性能

Temperature-responsive solid-electrolyte-interphase enabling stable sodium metal batteries in a wide temperature range. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107746

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