基于非燃磷酸酯电解液的高安全钠离子电池

advs钠离子电池由于钠资源的自然丰度高、分布广和价格低,可能成为用于大规模储能系统的一种新型电源体系,引起了国内外研究者的广泛关注。然而,对于钠离子电池来说,目前的研究主要集中在对电极材料性能的改善和提高上,对其安全性问题的关注不够。实际上,由于钠具有比锂更高的化学活泼性,可能导致与可燃碳酸酯电解液更强的反应活性及燃烧和爆炸的危险性,使得其安全问题也尤为突出。由此可见,完全使用不燃烧的电解液是解决其安全问题的根本途径。

武汉大学化学与分子科学学院曹余良教授、艾新平教授和杨汉西教授及其课题组首次以磷酸三甲酯(TMP)作为不燃电解液,选择NaNi0.35Mn0.35Fe0.3O2层状过渡金属氧化物为正极材料以及Sb合金为负极材料,成功构建了具有高安全性的非燃钠离子电池。该磷酸酯电解液完全不可燃,并通过在电解液中添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为成膜剂,提高了电解液与正负极材料的兼容性,使得正负极材料在非燃磷酸酯电解液中所表现出的电化学性能(容量、首周库伦效率和循环稳定性)可与在碳酸脂电解液中相媲美。同时,该团队对FEC成膜剂的作用机理也进行了深入的研究,认为FEC能在正负极表面分解形成稳定的SEI膜,显著抑制了磷酸酯溶剂在电极表面上的分解,提高了循环效率,保障了正负极材料较好的电化学性能。该研究为实现高能量密度和高安全性的钠离子电池提供了新的思路。

相关论文发表在近期的Advance Science (DOI: 10.1002/advs.201600066)上。