港中大卢怡君EES：溴化物不易燃电解质用于安全、长寿命钠金属电池

钠金属电池(SMBs)由于其丰富的钠含量和高的重量容量而成为最有前途的储能技术之一。然而，SMB的安全应用受到活性金属钠和高度易燃电解质的阻碍（例如不可控枝晶生长、气体和火灾问题）。

在此，香港中文大学卢怡君团队报告了一种新型溴基不易燃电解液，用于金属钠电池，该电解液使用阻燃的 2-溴-1-（2-溴乙氧基）乙烷（BBE）溶剂。由于自由基清除剂解离的能垒较低，这种溶剂不仅比典型的 P、Cl、F 基不易燃溶剂具有更高的阻燃性，而且还衍生出一种含有 NaBr 的固态电解质界面 (SEI)，具有较高的离子传导性，可抑制钠枝晶和气化问题。

基于 BBE 的电解质延长了Na₃V₂(PO₄)₃/Na 电池的循环寿命（80% 容量保持率），从传统电解质的 60 次循环延长到 1500 次循环，并保证了 Na/Na 对称电池 1400 小时的稳定循环。研究人员进一步展示了一种钠金属软包电池，在 1C 下循环 264 次后，容量保持率达到 97.9%。

图1. 溴基不易燃电解质的基本特性

总之，该工作利用易解离和有效终止的溴化物清除剂，开发出了一种溴基不易燃电解液。与其他类别的清除剂（包括 F、P、Cl 类阻燃剂）相比，溴系清除剂显示出更高效的阻燃能力。

此外，从电解质中衍生出的含 NaBr 的固体电解质界面可以促进钠离子的传输，从而有助于抑制枝晶的生长和产气问题。在使用 100 μm钠金属负极的软包电池中，也证明了这种电解质的升级潜力。这种基于溴化物的不易燃电解质设计为安全、长寿命钠金属电池的阻燃溶剂开辟了一条新的道路。

图2. 金属钠软包电池演示

Bromide-based nonflammable electrolyte for safe and long-life sodium metal batteries, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee03332e