谢佳/卢兴Nano Energy：硝基富勒烯作为高性能钠金属电池的电解液相容添加剂

电解液添加剂对钠金属电池的循环稳定性有重要影响，但由于与不同电解液的相容性差，严重阻碍了其应用。

华中科技大学谢佳、卢兴等人在富勒烯(C₆₀)笼上合理掺入硝基得到了一种可作为有效添加剂的硝基富勒烯 (C₆₀(NO₂)₆)，该添加剂与不同电解液具有高相容性，并且可以实现钠金属负极（SMAs）的高度可逆和无枝晶沉积/剥离。

C₆₀(NO₂)₆上的硝基不仅可以提高相容性，而且可以促进形成含有氮化钠 (NaN_xO_y/Na3N) 物种的理想SEI层，而C₆₀笼优先锚定在钠表面以诱导均匀的钠沉积并形成致密光滑的形态。

Na电沉积的原位光学观察证实，加入C₆₀(NO₂)₆添加剂后SMA的循环稳定性有很大提高，这不仅促进了SMA上稳定保护层的形成，而且有利于Na的均匀沉积和有效抑制Na枝晶生长。

图1 C₆₀(NO₂)₆的表征

因此，采用C₆₀(NO₂)₆的Na||Na对称电池在碳酸酯和醚类电解液中均显示出低电压滞后、高倍率性能和延长的循环寿命。即使在5 mA cm^-2和5 mAh cm^-2下，Na||Cu半电池也可以在醚类电解液中稳定循环超过 450小时。

此外，在碳酸酯电解液中实现了高负载Na||Na₃V₂(PO₄)₃@C (8.7 mg cm^-2)全电池循环稳定性的显著提高。

图2 C₆₀(NO₂)₆添加剂对Na电极电化学性能的影响

Nitrofullerene as an Electrolyte-compatible Additive for High-performance Sodium Metal Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106396

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