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文章信息
硬碳和磷基鈉離子電池電解質的最新進展和優化策略
第一作者：申利影、史姍姍
通訊作者：趙玉峰
單位：上海大學
研究內容
電解質體系嚴重影響著鈉離子電池電極材料的電化學性能，尤其是硬碳和磷基鈉離子負極材料，目前被認為是非常有吸引力的鈉離子電池負極材料，但硬碳作為鈉離子電池電極材料具有較低的首次庫倫效率，嚴重影響了硬碳在鈉離子電池中的廣泛應用。而磷基材料在充放電的過程中會出現嚴重的體積膨脹導致材料的粉化，極大的降低了磷基材料的循環壽命和電化學穩定性。而對電解液體系的優化不僅可以有效提高硬碳的首次庫倫效率，而且還可以緩解磷基材料的大體積膨脹而導致的電極材料的粉化現象。
基于這些不足，上海大學趙玉峰教授綜述了硬碳和磷基鈉離子電池電解質的最新研究進展和優化策略，深入分析了鈉離子電池電解液體系中的鈉鹽、溶劑以及添加劑對分別硬碳和磷基電極材料的電化學性能影響，并給出了相應的優化策略。
本文要點
要點一：本文從鈉離子電解液體系的組成，介紹了鈉離子電池中常用的鈉鹽、溶劑以及添加劑，并給出了不同溶劑和添加劑的一些基本物理和化學性質。
要點二：作者深入分析了硬碳在鈉離子電池中的嵌鈉/脫鈉機理，同時也總結了近年來硬碳作為鈉離子負極材料中大部分文獻電解液使用，通過對硬碳負極材料的電化學性能以及TEM等分析，詳細的探討了鈉鹽、溶劑的選擇對硬碳材料的影響，以及不同的添加劑對硬碳SEI膜形成的作用。
要點三：對于磷基材料，作者分別根據紅磷、黑鱗和金屬磷化物的不同物化學性質以及電化學反應機理，通過原位TEM、非原位XRD、非原位XPS以及非原位小/廣角X射線散射等相關表征手段，詳細分析了磷基鈉離子電池負極材料形成的SEI膜的有效成分的形成以及導致SEI膜在充放電過程中破裂的原因。最后也分別對硬碳、紅磷、黑鱗和金屬磷化物中電解液體系給出了合理優化策略。
文章鏈接
Recent Advances and Optimization Strategies on the Electrolytes for Hard Carbon and P-Based Sodium-Ion Batteries
https://doi.org/10.1002/adfm.202006066