基于配置熵驱动的电解质设计，该电解质通过增强阴离子溶剂化结构来实现钠金属电池的快速充电

《Advanced Functional Materials》：Configuration-Entropy-Driven Electrolyte with Anion-Enhanced Solvation Structures for Fast-Charging Sodium Metal Batteries

构型熵驱动的钠离子电池电解质设计通过引入强溶离阴离子和共溶剂实现离子导电性与溶剂化结构的平衡，75种Na+溶剂化结构使电解质ΔSconf达33.09 J mol?1 K?1，促进无机富集稳定EEI，提升电池60 C倍率下10,000次循环容量保持率98.2%，甚至支持高负载NVP正极的稳定运行。

　　

摘要

传统的强溶剂电解质具有较高的离子导电性，但其性能受到溶剂主导的溶剂化结构的限制。不稳定的溶剂-电极-电解质（EEI）界面会对钠金属电池（SMBs）的快速充电性能产生不利影响。本文提出了一种基于构型熵的电解质，该电解质通过强溶剂阴离子和共溶剂的作用形成多种溶剂化结构，从而在保持高离子导电性的同时改善阴离子的溶剂化效果。与传统强溶剂酯类电解质（离子导电性为24.28 J mol^?1 K^?1）相比，这种电解质的Na⁺溶剂化结构种类多达75种，导致其溶剂化构型熵（ΔS_conf）显著增加（为33.09 J mol^?1 K^?1）。较高的ΔS_conf有助于离子传输，并使电解质具备多种阴离子配位溶剂化结构，从而促进形成富无机物质的稳定EEI界面。因此，这种基于构型熵的电解质能够增强钠金属阳极的稳定性，提升Na||Na₃V₂(PO₄)₃（NVP）电池的充放电速率和循环稳定性。经过10,000次循环后，改进后的Na||NVP电池在60 C的超高速率下仍能保持98.2%的容量保持率。即使在高负载条件下（NVP负载量约为12 mg cm^?2），该电池也能稳定运行超过600次循环。这项研究从溶剂化构型熵的角度为电解质设计提供了独特的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。