磷酸三甲酯作为钠离子双碳电池的电解液

基于钠离子的双碳电池体系由于丰富的碳源和钠源优势,可极大地降低电池体系成本,有利于在大规模储能方面的应用。然而由于碳材料自身高的催化活性,电解液在碳材料电极上会发生较严重的分解反应,导致电池库仑效率下降。此外,碳酸酯类电解液的易挥发性和可燃性也给电池体系带来较大的安全隐患。

近期,武汉大学曹余良研究团队设计了一种高摩尔比的钠盐/溶剂的磷酸酯电解液体系(NaTFSI:TMP=1:2),并系统地研究了钠离子双碳电池在其中的电化学表现。在该高摩尔比的电解液体系中,自由溶剂分子数大大减少,极大地降低了溶剂分子的反应活性,从而使石墨正极和硬炭负极都能在其中正常充放电。以硬炭为负极,石墨为正极,NaTFSI:TMP=1:2为电解液的全电池中,在2-4.7 V的电压范围内和500 mA g-1的电流密度下,该电池表现出了高达4 V的工作电压和46.6 mAh g-1 的可逆容量,并且循环200周后容量保持率为71%。该研究为开发高安全的双碳电池提供了新思路,也可有效应用于其他电化学储能器件如高电压锂/钠离子电池、锂/钠硫电池等。

相关文章在线发表在Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201802176)上。