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EnSM：通過(guò)在線電化學(xué)質(zhì)譜分析鈉電池中的產(chǎn)氣行為

識(shí)別來(lái)自不可逆副反應(yīng)的氣態(tài)分解產(chǎn)物有助于了解可充電池的內(nèi)部工作。與鋰離子電池不同，鈉離子電池中的產(chǎn)氣過(guò)程了解有限。

瑞士保羅謝爾研究所Leiting Zhang、Sigita Trabesinger等人進(jìn)行了在線電化學(xué)質(zhì)譜分析，以了解鈉離子電池中模型電極和電解液的產(chǎn)氣行為。

結(jié)果表明，與鋰離子電池相比，鈉離子電池中形成了穩(wěn)定性較差的固體電解質(zhì)界面（SEI）層，這主要是由于SEI成分在鈉電解液中的溶解度較高所致。負(fù)極上的電解液還原對(duì)鈉離子電池中的產(chǎn)氣有更大的貢獻(xiàn)，因?yàn)闅怏w釋放不僅來(lái)自電解液的直接還原，還來(lái)自可溶物質(zhì)，這些物質(zhì)遷移到正極并在那里分解。

圖1 當(dāng)鈉金屬暴露在鈉基電解液中時(shí)顯示出持續(xù)的氣體形成

在電池循環(huán)過(guò)程中，鏈狀碳酸酯不會(huì)在負(fù)極上形成SEI層，這會(huì)導(dǎo)致電解液持續(xù)還原，類(lèi)似于鋰離子系統(tǒng)，但更嚴(yán)重，而環(huán)狀碳酸酯形成更穩(wěn)定的SEI，可防止電解液的進(jìn)一步分解。

除了標(biāo)準(zhǔn)電解液溶劑之外，這項(xiàng)工作還評(píng)估了幾種常見(jiàn)電解液添加劑對(duì)穩(wěn)定界面的能力的影響。這項(xiàng)研究的結(jié)果為開(kāi)發(fā)更耐用的電極-電解質(zhì)界面提供了理解和指導(dǎo)，以使鈉離子電池具有更高的比能量和改善的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖2 不同添加劑對(duì)產(chǎn)氣的影響

Unraveling Gas Evolution in Sodium Batteries by Online Electrochemical Mass Spectrometry. Energy Storage Materials 2021 DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.005

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