磷酸盐键合的高氯酸超结构使得钠离子电池具有高能量密度和超高的稳定性

《Advanced Materials》：Phosphate Bonded Perchloric Superstructure Enables Energy-Dense and Ultra-Stable Aqueous Sodium-Ion Batteries

钠离子电池因正极Na+插入动力学缓慢和负极界面层不完整导致能量密度低、寿命短。通过实验与分子动力学模拟发现，NaMnO2正极在充放电过程中发生相变，负极表面磷氧化物层未完全形成。采用含磷酸键的过氯酸（PBP）超结构电解液，显著提升正极容量至198.21 mAh/g（50 mA/g），循环时间超1440小时，能量密度达82.31 Wh/kg，且在-20℃低温及10 mg/cm2低负载下仍保持高效。

　　

摘要

水基钠离子电池（ASIBs）为电网规模的能量存储提供了一个经济高效且安全的平台，但其实际应用受到能量密度低和运行时间有限的限制，这主要是由于Na⁺的嵌入动力学缓慢以及严重的副反应所致。通过多种表征方法和分子动力学模拟，观察到NaMnO₂正极发生意外相变，同时阳极上形成的磷氧化物界面不完整，从而导致ASIBs失效。为了解决这些问题，提出了一种含有磷酸根键合高氯酸（PBP）超结构的电解质，该电解质既能促进Na⁺在正极中的传输，又能促进阳极表面形成稳定的Na₄P₂O₆/Na₄P₂O₇界面。这种电解质设计使得电池在50 mA g^?1?1?1?2

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。