Stabilizing Sodium‐Ion Batteries in Harsh Environments via a Versatile Additive Strategy

电解质 材料科学 化学工程 溶剂化 阴极 电化学 相间 电极 热稳定性 润湿 降级(电信) 储能 离子键合 离子液体 电池(电) 纳米技术 键能
作者
Qian Wang,Qian Wang,Xinming Fan,Qingyuan Yang,Yong Ji,yongtian li,Shan Liu,Chaofan Tang,Lu Zhou,Hui Tang,Lingka Zhu,Runjin Liu,Wence Sun,Jiaojiao Tan,Qiang Wang,Qiang Wang,Xueyi Guo
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e08304-e08304
标识
DOI:10.1002/smll.202508304
摘要

Abstract Sodium‐ion batteries (SIBs) encounter substantial operational challenges under elevated temperature and pressure conditions. Herein, a novel electrolyte is designed to stabilize the NaNi 1/3 Fe 1/3 Mn 1/3 O 2 (NFM) cathode by adding Ethoxy(pentafluoro)cyclotriphosphazene (PFPN) as a functional additive. PFPN effectively modulates the solvation structure of Na⁺ in the first solvation shell, significantly lowering the desolvation energy barrier. Furthermore, PFPN promotes a robustcathode electrolyte interphase (CEI) film enriched with NaF, NaCl, and Na 3 N, which exhibits enhanced Young's modulus and ionic conductivity.The C‐F bonds from PFPN decompositionfurther enhance the CEI's thermal stability. Furthermore, PFPN suppresses sodium expansion and reduce the release of CO 2 and H 2 . Electrochemical tests demonstrate a dramatic enhancement in capacity retention i, from 43.34% to 78.07% after 300 cycles for NFM//Na coin cells at 45 °C, and 1 C/5 C (2–4.1 V). Moreover, PFPN enhances the wettability of highly loaded electrode materials and electrolytes, facilitating the application of modified electrolytes in NFM//HC full coin cellsand exhibiting excellent cycling stability over 1000 cycles, with a minimal weekly capacity attenuation rate of ≈0.02%. Furthermore, the Ah‐grade pouch cell exhibits excellent cycling stability with 83.79% capacity retention after 500 cycles.
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