在-40°C温度下，用于钠金属电池的酯基电解质的阴离子富集溶剂工程

钠金属电池低温性能提升研究：通过三甲基磷酸（TEP）改性酯基电解液，降低Na+脱溶剂化能垒并优化SEI层结构，实现-40℃下1500小时稳定循环及0.5C倍率500次容量保持率98.4%。

　　

摘要

钠金属电池（SMBs）因其高理论容量、丰富的可用性和低电化学势而受到关注。然而，商业电解液中钠离子（Na⁺）的脱溶剂化动力学较慢，以及固体电解质界面（SEI）性能较差，限制了其在低温下的应用。在此，我们提出了一种新型的超低温、不可燃的酯基电解质体系，该体系采用了三甲基磷酸酯（TEP），具有低熔点、低粘度和低极性。理论计算结果表明，添加TEP显著改变了溶胶化结构中聚集体（AGGs）的比例，并降低了钠离子的脱溶剂化能垒。此外，对界面结构的研究发现，聚集体配置的增加促进了富无机物质的SEI层的形成。因此，基于TEP的电解质使得对称电池在?40 °C下的循环稳定性超过1500小时，并且在0.5 C的电流密度下经过500次循环后，Na||Na₃V₂(PO₄)₃全电池的容量保持率为98.4%。

图形摘要

为了解决酯基电解质在钠金属电池中低温性能不佳的问题，我们引入了磷酸酯（三甲基磷酸酯，TEP）作为共溶剂。由于其低熔点、低粘度和低极性，TEP改变了?40 °C下的溶剂化结构，降低了脱溶剂化能垒并提高了界面稳定性。这种电解质使得Na||Na对称电池能够在?40 °C下稳定循环1500小时，而Na||Na₃V₂(PO₄)₃全电池在0.5 C电流密度下经过500次循环后仍能保持98.4%的容量。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。