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廈門大學董全峰/鄭明森,最新Nature子刊!

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通過調節(jié)離子溶劑化結構來構建強大的正負極界面是電解液設計的原則

然而,電解液/溶劑化結構的設計方法和理論原則,及其對電化學性能的影響仍然是模糊的。

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圖1 電解液溶劑化結構的設計原理和物理性質研究展示圖
基于此,廈門大學董全峰、鄭明森團隊,在國際頂級期刊Nature Communications發(fā)表題為《A weakly coordinating-intervention strategy for modulating Na+?solvation sheathes and constructing robust interphase in sodium-metal batteries》的研究論文。
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圖2 通過分子動力學(MD)模擬,研究不同電解液的溶劑化環(huán)境
文中,作者提出了一種陽離子弱配位干預策略,用于調節(jié) Na+ 的溶劑化鞘,并在鈉金屬電池中構建穩(wěn)健的正負極界面結構。
與局部高濃度電解液不同,1,2-二氟苯可以與Na+弱配位,從而將溶劑化結構轉化為Na+陰離子結合結構,并通過與鹽分解結合來加強正負極界面的形成。
此外,還揭示了電極界面性質與溶劑化結構之間的相關性,這可以通過弱配位來調節(jié)。
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圖3 Na||Cu和Na||Na電池的電化學性能測試展示圖
最終,在1mA cm?2的Na‖Cu電池中,經過調節(jié)的電解液在循環(huán)600次中的庫侖效率達到 97.5%,在Na‖Na電池中的壽命更長(2500h)。
同時,Na‖PB電池實現了在4.8V下的長期運行,以及在寬溫度下的運行。
文獻信息:Wang, C., Sun, Z., Liu, Y. et al. A weakly coordinating-intervention strategy for modulating Na+ solvation sheathes and constructing robust interphase in sodium-metal batteries. Nat Commun 15, 6292 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50751-w

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