室温钠金属电池(SMBs)严重的安全问题长期阻碍了其实际应用。
近日,同济大学罗巍教授报道了研制了一种灭火剂,并注入到电解质中(FEIE),它可以将1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基)戊烷(DMTP)与碳酸盐基电解质相容,并在保持固有的不可燃性的同时显示出进一步改善的稳定性。
文章要点
1)研究人员使用非极性的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚(TTE)作为助溶剂,通过其两亲性实现DMTP和氟化碳酸盐电解质之间的相容性。
2)密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)模拟证实,TTE对DMTP和氟化碳酸盐电解质(NaPF6/FEC-DMC)都有很强的亲和力。
3)实验结果显示,基于FEIE的Na/Cu电池获得了高的Na循环CE(96.6%),并在Na/Na对称电池中稳定运行了1000 h以上。与之相比,传统可燃碳酸盐电解液中的SMA存在Na枝晶生长、SEI积累较厚和安全问题等缺点。此外,与SMA兼容且不可燃的FEIE使得Na/NVP全电池循环1000次,具有高的平均CE(99.8%)和高的容量保持率(89.6%)。
所提出的策略为实现高度安全稳定的SMB提供了一种很有前途的策略。此外,这一新开发的方法被认为拓宽了利用不相溶剂的范围和开辟了新途径。
参考文献
Xuyang Liu, et al, Implanting a Fire-Extinguishing Alkyl in Sodium Metal Battery Electrolytes via a Functional Molecule, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202109378
https://doi.org/10.1002/adfm.202109378