中國(guó)粉體網(wǎng)訊  與鋰離子電池一樣，鈉離子電池主要由正負(fù)極材料、電解液、負(fù)極集流體、隔膜等組成。談到如何實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的規(guī)模應(yīng)用，許多研究只是盯著如何優(yōu)化正負(fù)極材料，但現(xiàn)在，是時(shí)候討論一下鈉電的電解液及界面問題了。

電解液作為電池的重要組成部分，是連接正極和負(fù)極的橋梁，在正負(fù)極之間起到傳輸離子的作用，對(duì)電池的電化學(xué)性能及安全性起到至關(guān)重要的作用。一般來說，鈉離子電池電解液需要滿足以下特征：離子電導(dǎo)率高、液程（液態(tài)溫度范圍）寬、化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、成本低廉和環(huán)境友好等特點(diǎn)。

目前，科研人員已經(jīng)對(duì)鈉離子電池的各種電解液體系進(jìn)行了相關(guān)研究，包括酯類、醚類、離子液體以及水系電解液等。不過，在目前的條件下，鈉離子電池電解液研究最多的還是以醚類、酯類等物質(zhì)為溶劑，以高氯酸鈉、六氟磷酸鈉等為鈉鹽，配合添加劑（氟代碳酸乙烯酯等）組成，并共同決定電解液的性質(zhì)。鈉鹽在有機(jī)溶劑中的溶劑化能力、溶解性、穩(wěn)定性直接決定了電解液的離子傳輸動(dòng)力學(xué)，也就決定了鈉離子電池的快充性能上限。此外，在寬工作溫區(qū)條件下，有機(jī)溶劑的易揮發(fā)性、不穩(wěn)定性、凝固性等對(duì)鈉離子電池的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重困擾。

鈉離子電池電解液重要性質(zhì)總結(jié)

針對(duì)上述電解液相關(guān)科學(xué)問題，其研究思路主要是優(yōu)化電解液組分與溶劑化結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定電極/電解液界面，提高庫(kù)倫效率和安全性能。一般來說，溶劑的極性可以對(duì)固體材料（如鈉鹽、SEI層）的溶劑化能力產(chǎn)生直接影響。當(dāng)溶劑極性越高，可以溶解更多的鈉鹽，從而使電解液具有較高離子電導(dǎo)率。但是，電解液的極性超過一定值后，也會(huì)溶解負(fù)極表面形成的SEI層，對(duì)于鈉離子電池穩(wěn)定性是不利的。由此，調(diào)控電解液體系，尋找最優(yōu)的電解液組分配比，以此來提升鈉離子電池中電荷的傳輸效率和電極/電解液界面穩(wěn)定性，開發(fā)出高性能鈉離子電池。

2023年8月，中國(guó)粉體網(wǎng)將在山城重慶舉辦“2023先進(jìn)正極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術(shù)研討會(huì)”。我們有幸邀請(qǐng)到北京理工大學(xué)的吳川教授為我們帶來題為《鈉離子電池電極/電解質(zhì)界面優(yōu)化》的報(bào)告。吳教授通過分析電解液在電極表面SEI的結(jié)構(gòu)組成差異，揭示電解液有利于快速儲(chǔ)鈉動(dòng)力學(xué)的界面機(jī)制，設(shè)計(jì)構(gòu)筑原位包覆層在負(fù)極實(shí)現(xiàn)電解液中優(yōu)化SEI，設(shè)計(jì)表面惰性包覆層穩(wěn)定層狀正極晶體結(jié)構(gòu)與界面結(jié)構(gòu)，從而提升鈉離子電池的綜合性能。

吳川，北京理工大學(xué)材料學(xué)院教授，長(zhǎng)期從事先進(jìn)能源材料的研究工作，主要關(guān)注能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)體系及其關(guān)鍵材料，包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋁二次電池、鋰空電池、鋅離子電池以及其他二次電池新體系；開展多電子反應(yīng)電極材料、新型儲(chǔ)能材料、潔凈能源催化劑的制備、界面、構(gòu)效關(guān)系研究。

入選國(guó)家科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、北京市科技新星、北京市優(yōu)秀人才。作為負(fù)責(zé)人主持了國(guó)家973課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、教育部博士點(diǎn)基金等科研項(xiàng)目；牽頭獲得中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)發(fā)明創(chuàng)新一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)；獲得中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)獎(jiǎng)。任中國(guó)儲(chǔ)能與動(dòng)力電池及其材料專業(yè)委員會(huì)副秘書長(zhǎng)，全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，第7至16屆“動(dòng)力鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際論壇”主席團(tuán)成員。任Science合作期刊Energy Material Advances副主編；Nature Commun., Joule, Adv. Mater., JACS, Angew. Chem.等90多種國(guó)際期刊審稿人。

參考資料：

1、余彥等，《鈉離子電池關(guān)鍵材料與器件》

2、黨榮彬等，《鈉離子電池關(guān)鍵材料研究及工程化探索進(jìn)展》

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）

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