Correspondence

The Reconstruction of Helmholtz Plane Enables Robust F-Rich Interface for Long-Life and High-Safe Sodium-Ion Batteries

重构亥姆霍兹层构建稳定的富氟界面实现长寿命、高安全钠离子电池

¹ Key Laboratory of Hydraulic Machinery Transients, Ministry of Education, School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China
² School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, Hubei, China

^† Corresponding author. E-mail: mchen@hust.edu.cn (CHEN Ming), zxchen_pmc@whu.edu.cn (CHEN Zhongxue)

Received: 12 July 2024

摘要

由于电池运行时负极处存在负电场,会对亥姆霍兹平面(HP)上的分子排布产生影响,阴离子被库仑力排斥出内层(IHP), 而极性较低的链状酯类滞留在内层并分解为SEI膜的根组分, 导致较差的界面性质。想要改善界面性质,进而提高硬碳与酯基电解液的兼容性,必须要优化负电场条件下亥姆霍兹层中的离子/溶剂分子排布。近期, 本研究团队提出了一种重构硬碳表面IHP 的新策略。首先, 在电解液中引入能够优先吸附在HC表面的溶剂, 然后利用溶剂与阴离子间的强相互作用将阴离子拉入IHP, 进而构筑阴离子诱导的稳固富氟界面。基于此思想, 作者确定了PFBE(阴离子结合能)和CAE(碳吸附能)两个重要指标, 并以此进行溶剂筛选, 确定了TFEP为最佳溶剂。合理设计的PTD电解液使Na||HC半电池和2.8 Ah HC||Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇软包电池具有优异的倍率性能、长循环寿命、高安全性和低温适应性。