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?AEM：離子液體作為高壓正極和固態(tài)電解質(zhì)之間的多功能界面層

鈉二次電池由于其低成本和環(huán)境友好性，作為未來(lái)的儲(chǔ)能設(shè)備獲得了贊譽(yù)，但由于大多數(shù)電解質(zhì)的陽(yáng)極穩(wěn)定性較差，包括固態(tài)電解質(zhì)（SSE），其與高壓正極材料不兼容，因此受到嚴(yán)重阻礙。

圖1. 固態(tài)電解質(zhì)的界面問(wèn)題和陽(yáng)極穩(wěn)定性以及解決策略示意

京都大學(xué)Jinkwang Hwang、Kazuhiko Matsumoto等首次報(bào)告了一種新的合成技術(shù)，即使用氟氫酸離子液體（IL）前體來(lái)制備具有高產(chǎn)和高純度的[DEME][PF₆]（[DEME]⁺: N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨）。

此外，作者配制了Na[PF₆]-[DEME][PF₆]IL，并進(jìn)行了一系列的電化學(xué)測(cè)試，以驗(yàn)證其在電池應(yīng)用中的性能。研究顯示，該發(fā)明的IL具有顯著的氧化穩(wěn)定性（在Pt上可達(dá)5.2V，在導(dǎo)電碳電極上>4.5V），有助于抑制一種典型的SSE的氧化分解，例如β氧化鋁固態(tài)電解質(zhì)（BASE），從而擴(kuò)展其在混合SSE體系中的電化學(xué)窗口。

圖2. 通過(guò)LSV對(duì)電解質(zhì)進(jìn)行氧化穩(wěn)定性極限評(píng)估

此外，該IL還提供了鈉離子傳輸路徑，有助于減少BASE和正電極之間接觸不足所產(chǎn)生的界面電阻。結(jié)果，一個(gè)采用高壓正極Na₃V₂(PO₄)₂F₃和BASE/IL配置的混合固態(tài)鈉二次電池具有能量密度和卓越的循環(huán)性能。

該研究結(jié)果表明，在開(kāi)發(fā)混合SSE電池時(shí)利用Na[PF₆]-[DEME][PF₆]IL電解質(zhì)并不局限于BASE和NPF正極，它也可以作為開(kāi)發(fā)使用SSE的高電壓鈉金屬電池的通用策略。

圖3. 混合型SSE中NPF的電化學(xué)性能

A Hexafluorophosphate-Based Ionic Liquid as Multifunctional Interfacial Layer between High Voltage Positive Electrode and Solid-State Electrolyte for Sodium Secondary Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301020

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