上海大学赵玉峰教授AFM综述：硬碳和磷基钠离子电池电解质的最新进展和优化策略- 大数跨境

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上海大学赵玉峰教授AFM综述：硬碳和磷基钠离子电池电解质的最新进展和优化策略

科学材料站

2020-09-29

导读：本文综述了硬碳和磷基钠离子电池电解质的最新研究进展和优化策略，深入分析了钠离子电池电解液体系中的钠盐、溶剂以及添加剂对分别硬碳和磷基电极材料的电化学性能影响，并给出了相应的优化策略。

文章信息

硬碳和磷基钠离子电池电解质的最新进展和优化策略

第一作者：申利影、史姗姗

通讯作者：赵玉峰

单位：上海大学

研究背景

电解质体系严重影响着钠离子电池电极材料的电化学性能，尤其是硬碳和磷基钠离子负极材料，目前被认为是非常有吸引力的钠离子电池负极材料，但硬碳作为钠离子电池电极材料具有较低的首次库伦效率，严重影响了硬碳在钠离子电池中的广泛应用。

而磷基材料在充放电的过程中会出现严重的体积膨胀导致材料的粉化，极大的降低了磷基材料的循环寿命和电化学稳定性。而对电解液体系的优化不仅可以有效提高硬碳的首次库伦效率，而且还可以缓解磷基材料的大体积膨胀而导致的电极材料的粉化现象。

基于这些不足，上海大学赵玉峰教授综述了硬碳和磷基钠离子电池电解质的最新研究进展和优化策略，深入分析了钠离子电池电解液体系中的钠盐、溶剂以及添加剂对分别硬碳和磷基电极材料的电化学性能影响，并给出了相应的优化策略。

本文要点

要点一：本文从钠离子电解液体系的组成，介绍了钠离子电池中常用的钠盐、溶剂以及添加剂，并给出了不同溶剂和添加剂的一些基本物理和化学性质。

要点二：作者深入分析了硬碳在钠离子电池中的嵌钠/脱钠机理，同时也总结了近年来硬碳作为钠离子负极材料中大部分文献电解液使用，通过对硬碳负极材料的电化学性能以及TEM等分析，详细的探讨了钠盐、溶剂的选择对硬碳材料的影响，以及不同的添加剂对硬碳SEI膜形成的作用。

要点三：对于磷基材料，作者分别根据红磷、黑鳞和金属磷化物的不同物化学性质以及电化学反应机理，通过原位TEM、非原位XRD、非原位XPS以及非原位小/广角X射线散射等相关表征手段，详细分析了磷基钠离子电池负极材料形成的SEI膜的有效成分的形成以及导致SEI膜在充放电过程中破裂的原因。最后也分别对硬碳、红磷、黑鳞和金属磷化物中电解液体系给出了合理优化策略。

文章链接

Recent Advances and Optimization Strategies on the Electrolytes for Hard Carbon and P-Based Sodium-Ion Batteries

https://doi.org/10.1002/adfm.202006066

通讯作者介绍

赵玉峰，上海大学理学院/可持续能源研究院教授，博士生导师

英国皇家化学会会士(Fellow of Royal Chemical Society, FRSC)，前沿电极材料中心主任。1996-2003年在天津大学学习分别获得学士/硕士学位，2006年获新加坡南洋理工大学博士学位。随后分别在澳大利亚迪肯大学、德国马尔堡大学从事科研工作。2014-2015年在美国西北大学访问学者。研究领域主要集中于新型电极材料和电催化剂的开发及器件构筑，用于二次电池、超级电容器、燃料电池、金属空气电池等。主持河北省杰出青年基金、国家自然科学基金、上海大学高层次人才启动经费、河北省高校百名优秀创新人才支持计划、企业合作项目等多项科技项目。迄今为止在Nature Commun、Energy Environ Sci、Angew Chem、Adv Energy Mater、Adv Funct Mater等国际期刊发表SCI收录论文110余篇。现任国际电化学能源科学院理事、中国储能与动力电池及其材料专业委员会委员、Frontiers in Energy Research编辑、Nano Advances 编辑、 Rare Metals编委、Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics客座编辑，中国化学会会员、中国化工学会会员，国家自然科学基金、澳大利亚ARC基金通讯评审专家等。