通过溶剂配位化学突破酯类阻燃钠离子电解质的扩散极限

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Breaking Diffusion Limit in Ester-Flame-Proof Na-Ion Electrolytes Through Solvent Coordination Chemistry

酯基电解质通过溶剂氧化稳定性和钠离子配位化学框架设计，实现快速充电与耐高温特性，循环寿命达350次容量保持率98%，超越传统碳酸盐体系。

　　

摘要

传统的电解质系统难以满足钠离子电池（SIBs）在高性能方面的实际需求，因为它们的功能有限。目前电解质的设计主要依赖于昂贵的试错方法和复杂的溶剂-结构工程，在这种工程中，各种添加剂和溶剂被随意使用，而没有合理的筛选规则。基于此，我们建立了一个以溶剂氧化稳定性和Na⁺-溶剂配位化学为中心的描述符引导框架，用于识别具有内在防火性能的酯基电解质，从而克服传统的扩散限制。通过筛选多种氟化磷酸盐和环状碳酸酯候选物，成功设计和合成了具有综合性能的电解质，包括电解质脱溶剂过程、抗氧化性和阻燃性，实现了快速充电的同时具备内在的防火性能。令人印象深刻的是，我们优化的电解质在1.0 C的电流下经过350次循环后仍能保持超过98%的容量保持率，库仑效率接近100%，当应用于Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)电池时；而基准碳酸酯系统在几十次循环后就会失效。通过将溶剂电子结构的显式性能描述符与离子-溶剂配位联系起来，这项工作为开发防火和高倍率SIB电解质提供了一条合理的途径，打破了长期存在的扩散限制和传统的暴力筛选方法。

图形摘要

通过溶剂氧化稳定性和Na⁺配位分析，开发出一个描述符引导的框架，用于设计具有防火性能的酯基电解质，这些电解质能够突破扩散限制。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。