哈工大EnSM：自优化弱溶剂化效应实现高压NVPF正极优异的低温性能

当温度降至零度以下时，钠离子电池的各项性能会严重恶化。

哈尔滨工业大学王振波、周佳、Lan-Fang Que等人通过构建弱溶剂化结构揭示了高压Na₃V₂(PO₄)₂F₃（NVPF）正极的加速电荷转移机制，并使其具有优异的温度适应性（−25∘C/25∘C的容量保持率达到90.8%）。

低浓度弱溶剂化电解液的弱溶剂化效应协同降低了电荷转移反应的活化能垒，从而加速了低温动力学并将能量密度增加了约75 Wh kg^-1。

理论计算表明，弱溶剂化结构在低浓度电解液（仅为 0.3M）中自发形成，从而促进Na⁺的脱溶剂化过程。此外，飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）证实了致密且均匀的正极/电解质界面层的构建，这优化了界面化学并改善了界面动力学。

哈工大EnSM：自优化弱溶剂化效应实现高压NVPF正极优异的低温性能

图1. NVPF正极的电化学性能

由于界面化学调节和溶剂化结构优化的协同作用，电池在零下温度下可以获得更好的电荷转移动力学和更高的能量密度。因此，Na₃V₂(PO₄)₂F₃正极即使在-25°C下，也具有与25°C相比高达90.8%的容量保持率。

更重要的是，尽管在低温和低浓度电解液的极端条件下，Na₃V₂(PO₄)₂F₃||硬碳全电池也能持续运行超过300 小时。这些发现阐明了弱溶剂化结构在实现高压正极更快动力学方面的作用，并为实现更实用的钠离子电池提供了可行的途径。

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图2. NVPF正极在零下温度下的全电池性能

Self-Optimizing Weak Solvation Effects Achieving Faster Low-Temperature Charge Transfer Kinetics for High-Voltage Na₃V₂(PO₄)₂F₃ cathode. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.10.012

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