在弱溶剂醚类中优化分子间相互作用，以适用于宽温度范围内的钠金属电池

《Nature Communications》：Intermolecular interactions optimization in weakly solvating ether solvents for wide-temperature Na metal batteries

　　

摘要

开发适用于宽温度范围的电池对于极端天气条件下的应用以及深海和太空探索等科学探索至关重要。钠（Na）金属电池的优势在于离子与溶剂之间的相互作用较弱，这使得其在低温下的脱溶剂化过程比锂离子电池更为容易。弱溶剂化电解质可以进一步降低脱溶剂化能垒，从而提高电池在低温下的电化学可逆性。然而，传统的弱溶剂化溶剂具有高度挥发性，这给高温应用带来了安全隐患。在本研究中，我们重新设计了典型弱溶剂化醚的分子结构，以增强分子间的相互作用，从而在保持其低溶剂化特性的同时提高其沸点。结果表明，这种钠金属电池在电流密度至少为0.5 mA cm?2的条件下，能够在-40至70°C的宽温度范围内保持稳定的性能。此外，动力学研究强调了溶剂分子间相互作用在低温下对脱溶剂化能垒的影响，这种影响与离子-溶剂相互作用同样重要。因此，优化弱溶剂化分子的分子间相互作用被认为是一种实现宽温度范围钠金属电池的简便且富有前景的策略。