鈉金屬電池(SMBs)由于其豐富的鈉含量和高的重量容量而成為最有前途的儲(chǔ)能技術(shù)之一。然而，SMB的安全應(yīng)用受到活性金屬鈉和高度易燃電解質(zhì)的阻礙（例如不可控枝晶生長(zhǎng)、氣體和火災(zāi)問(wèn)題）。

在此，香港中文大學(xué)盧怡君團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種新型溴基不易燃電解液，用于金屬鈉電池，該電解液使用阻燃的 2-溴-1-（2-溴乙氧基）乙烷（BBE）溶劑。由于自由基清除劑解離的能壘較低，這種溶劑不僅比典型的 P、Cl、F 基不易燃溶劑具有更高的阻燃性，而且還衍生出一種含有 NaBr 的固態(tài)電解質(zhì)界面 (SEI)，具有較高的離子傳導(dǎo)性，可抑制鈉枝晶和氣化問(wèn)題。

基于 BBE 的電解質(zhì)延長(zhǎng)了Na₃V₂(PO₄)₃/Na 電池的循環(huán)壽命（80% 容量保持率），從傳統(tǒng)電解質(zhì)的 60 次循環(huán)延長(zhǎng)到 1500 次循環(huán)，并保證了 Na/Na 對(duì)稱電池 1400 小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)。研究人員進(jìn)一步展示了一種鈉金屬軟包電池，在 1C 下循環(huán) 264 次后，容量保持率達(dá)到 97.9%。

圖1. 溴基不易燃電解質(zhì)的基本特性

總之，該工作利用易解離和有效終止的溴化物清除劑，開(kāi)發(fā)出了一種溴基不易燃電解液。與其他類別的清除劑（包括 F、P、Cl 類阻燃劑）相比，溴系清除劑顯示出更高效的阻燃能力。

此外，從電解質(zhì)中衍生出的含 NaBr 的固體電解質(zhì)界面可以促進(jìn)鈉離子的傳輸，從而有助于抑制枝晶的生長(zhǎng)和產(chǎn)氣問(wèn)題。在使用 100 μm鈉金屬負(fù)極的軟包電池中，也證明了這種電解質(zhì)的升級(jí)潛力。這種基于溴化物的不易燃電解質(zhì)設(shè)計(jì)為安全、長(zhǎng)壽命鈉金屬電池的阻燃溶劑開(kāi)辟了一條新的道路。

圖2. 金屬鈉軟包電池演示

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