低成本、可扩展的钠离子(Na-ion)电池是目前锂离子电池的理想替代电池技术。为了弥补能量密度的不足,最可行的解决方案是开发一种由负极上的轻质Al集流体和高电压钠化正极组成的高电压无负极Na电池。与此同时,其对电解液的钠可逆性和高电压稳定性也提出了严格的要求。
有鉴于此,筑波大学周豪慎教授,Huijun Yang绕过了钠盐溶解度的限制,通过一种具有结构精准孔径和狭窄通道3A的沸石薄膜形成了高度聚集的电解质结构。
文章要点
1)改性后的乙醚电解质不仅继承了与钠沉积-溶解过程的良好相容性,而且通过筛选储存在沸石窄通道中的稳定的CIP和AgG离子对,显著提高了氧化稳定性。因此,优化的电解液在4.25 V的高截止电压下成功实现了超过800次循环的超长寿命。
2)组装的高电压无负极全电池首次达到369 Wh kg-1的超高能量密度和250次循环的超长寿命。同时,在相同的能量密度下,其成本分别比传统锂离子电池和钠离子电池低26.4%和43.8%。
所提出的策略可望促进高电压无负极钠电池的实际应用,从能量密度、成本和可持续性的角度来替代传统的锂离子电池。
参考文献
Ziyang Lu, et al, Building a Beyond Concentrated Electrolyte for High-Voltage Anode-Free Rechargeable Sodium Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202200410
https://doi.org/10.1002/anie.202200410