A Dual‐Interface Stabilizing Additive for High‐voltage Sodium Metal Batteries

作者
Minyi Zou,Yuanchang Ye,Yingxia Dong,Haihua Li,Junkai Shi,Bomao Huang,Changhong Li,Pengcheng Xue,Ruirui Zhao,Liang Ma,Junpeng Xie,Qifeng Zheng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:138 (42)
标识
DOI:10.1002/ange.5330124
摘要

ABSTRACT High‐voltage sodium metal batteries (SMBs) suffer from fast degradation stemming from the interfacial incompatibility between electrolytes and electrodes. In this study, potassium 3‐pyridyltrifluoroborate (KPBF 3 ) is proposed as a dual‐interface electrolyte additive, where the pyridine moiety can effectively modulate the anion's electronic structure, lowering its lowest unoccupied molecular orbital energy level and enhancing its binding affinity for Na + . This promotes the preferential reductive decomposition of PBF 3 − , forming a robust NaF‐rich solid electrolyte interphase that suppresses Na dendrite growth. Simultaneously, the cleavage of B─F bonds facilitates the formation of a thin and uniform NaF‐rich cathode electrolyte interphase (CEI), significantly suppressing electrolyte oxidation and greatly improving the high‐voltage stability. Consequently, Na||Na symmetric cells achieve an ultra‐long cycling life of 6000 h at 5 mA cm −2 , while Na||Cu cells exhibit a high average Coulombic efficiency (ACE) of 99.89%. Moreover, Na||Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3 cells demonstrate 90.8% capacity retention over 10000 cycles at 10 C and 4.3 V, and 90.0% retention after 2500 cycles at 4.4 V. Notably, this additive also enables SMBs with a low N/P ratio of 2.65 to deliver a high capacity retention of 88.4% after 1000 cycles.
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