中國粉體網訊 與鋰離子電池一樣，鈉離子電池主要由正負極材料、電解液、負極集流體、隔膜等組成。談到如何實現鈉離子電池的規模應用，許多研究只是盯著如何優化正負極材料，但現在，是時候討論一下鈉電的電解液及界面問題了。
電解液作為電池的重要組成部分，是連接正極和負極的橋梁，在正負極之間起到傳輸離子的作用，對電池的電化學性能及安全性起到至關重要的作用。一般來說，鈉離子電池電解液需要滿足以下特征：離子電導率高、液程（液態溫度范圍）寬、化學/電化學穩定性好、熱穩定性好、成本低廉和環境友好等特點。
目前，科研人員已經對鈉離子電池的各種電解液體系進行了相關研究，包括酯類、醚類、離子液體以及水系電解液等。不過，在目前的條件下，鈉離子電池電解液研究最多的還是以醚類、酯類等物質為溶劑，以高氯酸鈉、六氟磷酸鈉等為鈉鹽，配合添加劑（氟代碳酸乙烯酯等）組成，并共同決定電解液的性質。鈉鹽在有機溶劑中的溶劑化能力、溶解性、穩定性直接決定了電解液的離子傳輸動力學，也就決定了鈉離子電池的快充性能上限。此外，在寬工作溫區條件下，有機溶劑的易揮發性、不穩定性、凝固性等對鈉離子電池的安全運行造成了嚴重困擾。
鈉離子電池電解液重要性質總結
針對上述電解液相關科學問題，其研究思路主要是優化電解液組分與溶劑化結構，穩定電極/電解液界面，提高庫倫效率和安全性能。一般來說，溶劑的極性可以對固體材料（如鈉鹽、SEI層）的溶劑化能力產生直接影響。當溶劑極性越高，可以溶解更多的鈉鹽，從而使電解液具有較高離子電導率。但是，電解液的極性超過一定值后，也會溶解負極表面形成的SEI層，對于鈉離子電池穩定性是不利的。由此，調控電解液體系，尋找最優的電解液組分配比，以此來提升鈉離子電池中電荷的傳輸效率和電極/電解液界面穩定性，開發出高性能鈉離子電池。
2023年8月，中國粉體網將在山城重慶舉辦“2023先進正極材料技術與產業高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術研討會”。我們有幸邀請到北京理工大學的吳川教授為我們帶來題為《鈉離子電池電極/電解質界面優化》的報告。吳教授通過分析電解液在電極表面SEI的結構組成差異，揭示電解液有利于快速儲鈉動力學的界面機制，設計構筑原位包覆層在負極實現電解液中優化SEI，設計表面惰性包覆層穩定層狀正極晶體結構與界面結構，從而提升鈉離子電池的綜合性能。
吳川，北京理工大學材料學院教授，長期從事先進能源材料的研究工作，主要關注能量儲存與轉體系及其關鍵材料，包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋁二次電池、鋰空電池、鋅離子電池以及其他二次電池新體系；開展多電子反應電極材料、新型儲能材料、潔凈能源催化劑的制備、界面、構效關系研究。
入選國家科技創新領軍人才、英國皇家化學會會士、教育部新世紀優秀人才、北京市科技新星、北京市優秀人才。作為負責人主持了國家973課題、國家自然科學基金、北京市自然科學基金重點項目、教育部博士點基金等科研項目；牽頭獲得中國發明協會發明創新一等獎和二等獎；獲得中國產學研合作促進獎。任中國儲能與動力電池及其材料專業委員會副秘書長，全國燃料電池及液流電池標準化技術委員會委員，第7至16屆“動力鋰電池技術及產業發展國際論壇”主席團成員。任Science合作期刊Energy Material Advances副主編；Nature Commun., Joule, Adv. Mater., JACS, Angew. Chem.等90多種國際期刊審稿人。
參考資料：
1、余彥等，《鈉離子電池關鍵材料與器件》
2、黨榮彬等，《鈉離子電池關鍵材料研究及工程化探索進展》
（中國粉體網編輯整理/長安）
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
