利用锂盐添加剂革新钠离子电池

硬碳和O3型正极表面分别形成了坚固的固体电解质界面相（SEI）和柱状结构，这是将LiPF6盐整合到钠离子电池电解液中的结果，这显著增强了正负极的界面强度。由于在硬碳电极上形成了高度钝化的SEI，循环性能得到了改善，这是由于添加锂盐后交替的溶剂化结构引起的，这抑制了电解质进一步分解导致的钠离子和电子泄漏。加入锂的SEI溶解性低于钠基SEI，因此可以很好地保留初始形成的SEI的钝化能力。相反，由于锂离子在O3正极表面的边缘表面嵌入，氧气释放引起的气体析出也显著减少。此外，在O3表面形成的LiF层可以减少电解液在化成后进一步劣化。与通常使用的氟代碳酸乙烯酯添加剂相比，同时强化的界面可显著提高容量保持率。

　　

得益于丰富的钠资源及其在大规模储能领域的潜力，钠离子电池 (SIB) 正成为锂离子电池的新兴替代品，并有望成为极具潜力的替代品。然而，SIB 的商业化发展受到诸多挑战的阻碍，例如循环稳定性差、容量衰减显著等，这主要归因于固体电解质界面膜 (SEI) 较弱以及界面降解。韩国电子技术研究院 (KETI) 和江原国立大学的 Ji-Sang Yu 教授和 Hyun-seung Kim 教授最近在《纳米微快报》(Nano-Micro Letters _{) 上发表了一项研究，展示了一种通过将锂盐 (LiPF 6} ) 添加到电解质中 来缓解这些问题的变革性方法。

锂盐为何重要

• 增强SEI膜的形成 ：在电解液中添加LiPF ₆  ，显著改善了硬碳负极上坚固SEI膜的形成。与钠基SEI膜相比，该SEI膜溶解性更低，稳定性更高，有效抑制了钠离子和电子的泄漏，并减轻了电解液的分解。
• O3型正极的表面稳定性 _{：LiPF 6} 的加入 还会使O3型正极的边缘表面掺杂，形成锂离子柱，从而减少氧气释放和电解质降解。这提高了容量保持率和循环稳定性。

创新设计与机制

• 可控溶剂化结构 _{：LiPF 6} 的引入 改变了电解质的局部溶剂化结构，形成了比 Na 溶剂化簇更易还原的 Li 溶剂化簇。这有助于在硬碳负极上形成高钝化性的 SEI 层。
• 锂离子柱的形成 ：O3 型阴极表面轻微掺杂锂离子，形成结构增强体，起到支柱的作用，防止层状结构的崩塌，减少循环过程中的气体产生。

结果与讨论

• 循环性能提升 ：电解液中添加LiPF ₆  后，SIB的循环性能显著提升。400次循环后容量保持率达到92.7%，超过了SIB的典型80%的保持率。
• 减少气体放出 ：差示电化学质谱（DEMS）分析表明 ，O3型阴极表面CO2气体放出量显著减少，表明氧气释放和电解质降解得到有效_抑制 。
• 增强的界面稳定性 ：使用 X 射线光电子能谱 (XPS) 和高分辨率透射电子显微镜 (HR-TEM) 进行的事后分析显示，O3 型阴极的层状结构保存完好，硬碳阳极上的 SEI 层稳定。

未来展望

• 可扩展性和实际应用 _{：LiPF 6} 添加电解质的可扩展合成凸显了其在钠离子电池 (SIB) 实际应用方面的潜力。本研究获得的见解可指导更高效、更具成本效益的钠离子电池技术的开发。
• 进一步研究 ：未来的工作可能侧重于探索其他添加剂和电解质成分，以进一步提升SIB的性能和稳定性。此外，先进的表征技术的集成可以更深入地洞察界面现象。

结论：  本研究展示了一种通过在电解质中加入锂盐来提升钠离子电池性能和稳定性的革命性方法。坚固的SEI层的形成和O3型正极表面的稳定显著提高了循环性能和容量保持率。这项研究为高性能、高性价比的钠离子电池的开发铺平了道路，有助于实现更可持续的能源未来。

请继续关注 Ji-Sang Yu 教授和 Hyun-seung Kim 教授的更多突破性进展，他们将继续突破钠离子电池技术的界限！