低成本无氟电解质推动钠电池技术革新:可持续能源存储新突破

【字体: 时间:2025年07月10日 来源:Joule 38.6

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  来自全球顶尖团队的研究人员针对钠电池中氟化物电解质存在的毒性高、成本昂贵和回收困难等问题,开发了一种基于四苯氧基硼酸钠(NaBOPh)的新型无氟电解质体系。通过一步法合成工艺,该电解质实现了铝箔基底上钠金属的可逆沉积/剥离,构建了无负极钠电池体系,并在Na0.85Mn0.5Ni0.4Fe0.1O2//硬碳全电池中展现出400次循环后>98%的容量保持率,成本降低超90%,为可持续储能提供了突破性解决方案。

  

这项突破性研究揭示了钠电池技术的新范式。传统钠电池依赖含氟电解质(如NaPF6),存在环境危害和成本瓶颈。研究团队创新性地开发出基于四苯氧基硼酸钠(sodium tetrakisphenoxyborate, NaBOPh)的无卤素电解质体系,通过简单的一步合成法实现规模化生产。

在醚类溶剂中,该电解质展现出非凡特性:能在铝箔上实现可逆的钠金属沉积/剥离(sodium plating/stripping),这为"无负极"(anode-free)电池设计奠定基础。通过结合计算模拟与先进表征技术,研究人员解析了阴离子对钠盐-溶剂配位的影响机制,阐明其独特的溶剂化结构如何提升离子电导率和电化学稳定性。

实际应用表现更令人振奋:采用Na0.85Mn0.5Ni0.4Fe0.1O2正极与硬碳负极构建的全电池,在400次循环后容量保持率超过98%,远超传统含氟体系。更关键的是,该技术使电解质成本骤降90%以上,同时解决了氟化物带来的环境隐患。这项研究为下一代储能系统提供了兼具高性能、低成本与可持续性的技术蓝图,将加速钠电池在电动交通和可再生能源存储领域的商业化进程。

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