Constructing Continuously‐Distributed and Crystalline‐NaF‐Rich SEI on Hard Carbon Anode Through Binder Chemistry for High‐Performance Sodium‐Ion Batteries

阳极 法拉第效率 材料科学 电解质 离解(化学) 化学工程 分解 离子 化学 有机化学 物理化学 电极 工程类 冶金
作者
Mingquan Liu,Junming Cai,Yinze Zuo,Wenhao Luo,Yifeng Huang,Ruoxue Qiu,Yiyuan Luo,Jie Lei,Hao Yan,Wei Yan,Jiujun Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (40): e05368-e05368 被引量:27
标识
DOI:10.1002/adma.202505368
摘要

Abstract Constructing the continuously‐distributed and crystalline‐NaF‐rich solid electrolyte interface (CC‐NaF‐SEI) is expected to greatly promote the sodium storage performance of hard carbon (HC) anodes. However, such an impressive concept remains extremely intractable to achieve and lacks an efficiently cost‐less strategy. Herein, the application of the commercially available LA133 binder is pioneered to engineer such a CC‐NaF‐SEI. Through comparative analysis of representative binders with distinct functional groups, reveals the critical role of binder chemistry on SEI regulation. Specifically, the LA133 binder demonstrates a dual‐regulation mechanism for CC‐NaF‐SEI formation. The anion‐coordination preferred ─CN bonds induce an anion‐enriched interfacial solvation structure, and the ─CONH/─CN groups catalytically cleave P─F bond dissociation in PF 6 − , synergistically promoting anion decomposition kinetics to form crystalline NaF. Furthermore, robust hydrogen bonds between multiple polar groups in LA133 and HC surface create the spatially anion‐confined microenvironments to guide orderly anion decomposition and facilitate continuous NaF growth into a mechanically integrated SEI. The optimized CC‐NaF‐SEI endows HC anodes with exceptional sodium storage performance: an ultrahigh initial Coulombic efficiency (95.9%), remarkable reversible capacity (356.6 mAh g −1 ), and stable cycling under extreme conditions (−20–60 °C). This work provides fundamental insights into binder‐SEI correlations, establishing a novel paradigm for interfacial optimization in sodium‐ion batteries.
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