钠离子电池凭借其低成本、丰富的原料来源等优势而有望在未来成为锂离子电池的替代品。然而，固态电解质界面(SEI膜)在重复的电化学循环过程中的不稳定性严重制约了钠离子电池的实际应用。与锂离子电池（LIB）相比，具有高使用高电压正极的钠离子电池中的SEI溶解更为严重，并导致持续的副反应、电解液耗尽和不可逆的容量损失，使得钠离子电池不如锂离子电池稳定。近日，美国西北太平洋国家实验室张继光等报道了一种能够显著改善高压钠离子电池性能的低溶剂化电解液。

文章要点

1）研究人员将摩尔浓度为1.5M的NaFSI溶解在碳酸二甲酯(DMC)与三（2,2,2-三氟乙基）磷酸酯的混合溶剂（摩尔比为1.5:2）中实现了这种低溶剂化的电解液体系。一般来说，溶剂的极性与固体材料（如盐或SEI层）的溶剂化能力直接相关。理想的溶剂应具有足够高的极性，以溶解钠盐从而使得电解液具有较高的离子电导率。另一方面，其极性也应足够低，以尽量减少其溶解负极表面形成的SEI层的能力。

2）基于上述分析，研究人员讨论了三个电解液设计原则以尽量减少SEI溶解。简而言之，这些原则是关于选择具有适当极性的溶剂，调控离子溶剂化结构以减少自由溶剂量，并调整SEI层，使其主要成分来自盐分解并且在电解液中尽量不发生溶解。

3）研究人员利用X射线光电子能谱（XPS）和电池容量损失的变化，通过分析SEI的原子比/成分变化来对SEI膜的溶解情况进行了量化。结果表明，本工作所设计的电解液与高压NaNMC正极具有很高的兼容性。在正极表面形成超薄的正极-电解质界面（CEI）层能够确保正极相变的高可逆性，并有效抑制过渡金属溶解。该电解液可将SEI溶解降至最低并抑制容量损失，使硬碳（HC）| | NaNi_0.68Mn_0.22Co_0.1O₂（NaNMC）全电池在4.2V的高压下稳定循环（300次循环后容量保持90%）。

参考文献

Yan Jin et al, Low-solvation electrolytes for high-voltage sodium-ion batteries, Nature Energy, 2022

DOI: 10.1038/s41560-022-01055-0

https://www.nature.com/articles/s41560-022-01055-0