新型电解液让无负极钠电池充电更快、寿命更长

无阳极钠电池（AFSBs）具有接近理论值的能量密度，是下一代可持续储能系统的有力候选。然而，由于钠枝晶生长，其实际应用受到低工作倍率阈值（<1毫安/平方厘米）和循环稳定性差的阻碍。本研究通过空间阴离子限域电解液策略成功实现了高倍率、长寿命的无阳极钠电池。具体而言，在电解液中引入带正电的纳米颗粒以选择性锚定阴离子，产生以局部接触离子对为主的溶剂化结构，促进电极界面处钠离子的快速去溶剂化，并形成阴离子衍生的固体电解质界面膜（SEI）。同时，纳米颗粒外围的溶剂分离离子对溶剂化结构维持了体相电解液中的快速离子传输。这些因素共同促进了高电流密度下钠的平整致密沉积。结果显示，能量型Na(Ni1/3Fe1/3Mn1/3)O2||Al全电池即使在1 C（2.1毫安/平方厘米）下，能量密度仍达415.6瓦时/千克（正极+负极），400次循环后容量保持率为70.2%。功率型Na3V2(PO4)3||Al电池的工作电流密度是现有无阳极钠电池的三倍，实现了前所未有的5 C倍率（3.8毫安/平方厘米），1400次循环后容量保持率为70.0%。该策略为高倍率碱金属电池提供了一种潜在的通用方法。