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?EES：通過(guò)無(wú)氟電解液重建SEI獲得穩(wěn)定鈉金屬負(fù)極和高功率海水電池！

氟（F）被認(rèn)為是鈉金屬負(fù)極（SMA）電解質(zhì)中的關(guān)鍵元素，因?yàn)樗苄纬珊蠳aF的固體電解質(zhì)界面（SEI）層；然而，基于F的電解質(zhì)所經(jīng)歷的高成本和HF的形成問(wèn)題應(yīng)該得到解決。

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院,Jinwoo Lee、浦項(xiàng)科技大學(xué)Changshin Jo等基于最近關(guān)于NaH是一個(gè)”好的SEI層”的猜測(cè)，提出了一種不含F(xiàn)的、具有成本效益的1M NaBH₄/醚基電解液（NaBH₄/DEGDME和NaBH₄/TEGDME）。

圖1. Na||Na對(duì)稱電池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下的循環(huán)性能

正如預(yù)期的那樣，在1M NaBH₄/glyme電解液中形成了以NaH為主的SEI層，這一點(diǎn)被TOF-SIMS在循環(huán)后的深度剖析所證實(shí)。與此形成鮮明對(duì)比的是，作者證明基于F的對(duì)照電解液（NaClO₄-EC/PC + 5 wt% FEC和NaOTf/TEGDME）形成的NaF比NaH多得多。這項(xiàng)工作進(jìn)一步闡明，NaH的形成是由鈉的天然氧化層和NaBH₄之間的化學(xué)反應(yīng)引起的，由于NaBH₄導(dǎo)致的原生氧化層的部分減少誘發(fā)了”SEI重建”，導(dǎo)致了NaH的形成，這在熱力學(xué)上是有利的。

圖2. Na||Na對(duì)稱電池循環(huán)50次后的TOF-SIMS分析

因此，在Na||Na對(duì)稱電池中獲得的循環(huán)能力（1200小時(shí)，1 mA cm^-2，1 mAh cm^-2）明顯比在F基電解液中長(zhǎng)。另外，在海水電池（SWBs）中，1M NaBH₄/DEGDME（二甘醇二甲醚）比1M NaOTf/TEGDME（四甘醇二甲醚）在1 mA cm^-2下提供更高的功率密度（2.82 mW cm^-2 vs. 2.27 mW cm^-2）和循環(huán)能力（300 h vs. 50 h），后者通常用于SWBs。

總之，這項(xiàng)研究證明了除了NaF之外，NaH可以作為”良好的SEI層”工作，并提出了一種用于實(shí)用和大規(guī)模SWBs的具有成本效益的無(wú)F電解液。

圖3. 海水電池的應(yīng)用

Designing Fluorine-Free Electrolytes for Stable Sodium Metal Anodes and High-Power Seawater Batteries via SEI reconstruction. Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/d2ee01295b

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