陈璞院士领衔！上硅所/大化所「国家杰青」李国辉AM | 磷酸键合高氯酸超结构赋能高能量密度与超稳定水系钠离子电池！

背景：水系钠离子电池（ASIBs）因其经济、安全等优势被视为电网规模储能的潜在平台，但其实际应用受限于较低的能量密度和循环稳定性，主要源于缓慢的Na⁺嵌入动力学和严重的寄生副反应。研究目的：为解决上述问题，研究团队旨在通过设计新型电解液，深入探究NaMnO₂正极的储能机制和负极界面化学，以同时提升正极Na⁺传输动力学并促进负极形成坚固的界面相，从而开发高性能ASIBs。结论：该研究揭示了NaMnO₂正极在水系电解液中发生相变（转化为NaₓMn₁₄O₂₇·9H₂O和Mn₇O₁₃·5H₂O）的储能机制，并在负极发现了由Na₄P₂O₆/Na₄P₂O₇组成的新型固体电解质界面（SEI）膜。通过引入具有磷酸键合高氯酸（PBP）超结构的电解液，有效提升了Na⁺在正极的嵌入/脱出自由能，并促进了负极稳定SEI膜的形成。最终，全电池展现出高比容量（198.21 mAh g⁻¹）、长循环寿命（>1440小时）、高能量密度（82.31 Wh kg⁻¹）以及优异的低温性能（-20 °C下正常工作），为高性能ASIBs的发展提供了新的电解液设计策略。