Angew. Chem. :双功效预钠战略助力超波动钠离子电池硬碳负极

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钠离子电池因钠资源丰厚、本钱昂贵等上风引发了越来越多的存眷,尤其在大范围储能范畴表现出宏大的使用远景。硬碳由于其本钱上风、较高的储钠容量以及较低的储钠电位,被以为是最具使用潜力的钠离子电池负极质料之一。但是,硬碳初次充放电历程中缺陷和含氧官能团的不行逆钠化、固体电解质界面层(SEI)的构成斲丧了少量活性钠离子,低落了硬碳负极的初次库伦服从(ICE)和循环波动性,已成为制约钠离子电池开展的瓶颈之一。预钠化是一种进步钠离子电池负极ICE的无效战略,但是此前报道的微观布局调控和界面改性和电化学预钠化等战略操纵繁琐且耗时长,难以克制电解液在硬碳外表的副剖析反响,倒霉于钠离子电池的长循环波动性。因而,开辟复杂高效的预钠化战略,进步硬碳负极的ICE及循环波动性,是钠离子电池取得适用化的要害一步。


克日,南开大学李福军研讨员团队提出了一种基于二苯甲酮钠/乙二醇二甲醚的双功效预钠战略,增补了硬碳缺陷及含氧官能团处不行逆钠丧失,同时事后修筑以无机组分为主的SEI界面层,完成了硬碳负极的高初次库伦服从和Na+超波动存储。这种复杂、高效的预钠战略无效提拔了硬碳负极的界面反响动力学并改进了钠离子电池的循环波动性。



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联合种种表征技能及密度泛函实际剖析,二苯甲酮钠/乙二醇二甲醚预钠化溶液中的活性钠离子可以无效赔偿硬碳外表羧基和羟基的不行逆钠丧失,同时Na+因静电作用吸附在硬碳五元/七元碳环缺陷处,与硬碳产生电子转移天生准金属钠,标明预钠化的乐成完成。

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基于高辨别透射电镜、X射线光电子能谱及高斯盘算可知,预钠化硬碳外表自觉构成NaF为主的匀称SEI层,这得益于准固态钠高的HOMO能级(-3.48 eV)和Na(G2)+低的LUMO能级(-1.00 eV)。这种超薄致密且富含无机组分的SEI层,加强钠离子传输动力学和界面波动性,有利于完成硬碳负极长循环波动性。

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预钠化硬碳负极在1 M NaPF6/G2电解液中展示出靠近100%的首圈库伦服从和6800圈的超波动循环(82.4%),同时组装的预钠化硬碳//磷酸钒钠全电池循环700圈之后容量坚持率为100%。这一双功效预钠战略将为设计高功能硬碳质料提供了新的研讨思绪和启示。

文信息

Dual-Function Presodiation with Sodium Diphenyl Ketone towards Ultra-stable Hard Carbon Anodes for Sodium-Ion Batteries

Hengyi Fang+, Suning Gao+, Meng Ren, Yaohui Huang, Fangyi Cheng, Jun Chen, Fujun Li*

文章第一作者为南开大学的博士生房恒义和博士后高苏宁


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202214717




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