高压钠金属电池可以提供足够高的能量密度。然而，由于钠金属高反应性和腐蚀性以及高压正极的催化特性等对电解液了提出很高的要求。近日，复旦大学Xiaoli Dong和Yongyao Xia等开发了一种新兴电解液添加剂-双氟二草酸磷酸锂（LiDFBOP）能够使得高压钠金属电池在碳酸酯电解液中稳定工作。

文章要点

1）研究人员借助理论计算和物性表征等发现DFBOP-阴离子可以作为成膜添加剂，它可以通过优先分解在高还原性的金属钠负极一侧以及高氧化性的高压Na₃V₂(PO₄)₂F₃一侧同时形成钝化层。而添加剂中的Li+一方面可以通过静电屏蔽作用来诱导金属钠负极的无枝晶均匀沉积，另一方面又可以改善溶剂化结构来调控基础电解液组分的氧化还原稳定性。

2）基于上述作用，使用LiDFBOP添加剂的碳酸酯电解液能够使得金属钠在300周的沉积-剥离循环过程中保持高达96.8%的平均库伦效率。Na//Na对称电池可以实现长达2600小时的循环寿命而Na₃V₂(PO₄)₂F₃正极也可以在高达99.4%的高库伦效率下循环超过500周。

3）研究人员将电化学沉积的金属钠负极和Na₃V₂(PO₄)₂F₃正极按照n/p比为4/1匹配为全电池，该全电池的工作电压可以高达4.5V，其循环200周后的容量保持率高达90%而且能够在10C的超高倍率下稳定工作。

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Jiawei Chen et al, High energy density Na-metal battery enabled by a tailored carbonate-based electrolyte, Energy & Environmental Science, 2022

DOI: 10.1039/D2EE01257J

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2022/EE/D2EE01257J