合金化電極，如錫(Sn)，因其比容量高、電導(dǎo)率高、鈉插入電壓低而成為鈉離子電池的候選材料。然而，錫中較大的體積變化和電極-電解質(zhì)界面的演變阻礙了長時(shí)間的性能。電化學(xué)電位窗口由電解液的選擇和添加劑的組合組成，在尚未解決的界面不穩(wěn)定性中起著關(guān)鍵作用。

近日，美國普渡大學(xué)Partha P. Mukherjee（通訊作者）等人研究基于一系列電化學(xué)、顯微鏡和光譜分析，揭示了界面不穩(wěn)定性，并揭示了在碳酸鹽基電解液中使用氟乙烯碳酸酯添加劑可以顯著提高此類合金化負(fù)極的界面穩(wěn)定性。

充電結(jié)束電壓對循環(huán)性能的影響

電化學(xué)和形貌分析表明，在沒有添加劑的情況下，較高的充電端電壓會導(dǎo)致不穩(wěn)定的鈍化層擊穿和重新形成，導(dǎo)致電化學(xué)性能迅速衰減。一種新的基于三電極的分析表明，錫電極具有更好的相間穩(wěn)定性和更高的微結(jié)構(gòu)完整性，可以減輕上限截止電壓限制帶來的不利影響。

針對迄今尚未解決的電化學(xué)電位窗口的作用，本研究全面考察并闡明了鈉合金化負(fù)極中界面不穩(wěn)定的因果關(guān)系和電化學(xué)絡(luò)合的基礎(chǔ)。

(a)測試電池(Sn-Na電池)放電并充電到不同的截止電壓。(b)0.8 V和(c)1.6 V的前5個(gè)電荷分布插圖顯示放大的電荷分布。

不同截止電壓放電充電的錫鈉電池在PC電解液中的三電極循環(huán)性能

Synergistic Voltage and Electrolyte Mediation Improves Sodiation Kinetics inμ-Sn Alloy-anodes(Energy Storage Materials, 2021, DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.014)