中國粉體網(wǎng)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(xiàn)鈉離子電池的規(guī)模應用，許多研究只是盯著如何優(yōu)化正負極材料，但現(xiàn)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(guān)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(tài)溫度范圍）寬、化學/電化學穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、成本低廉和環(huán)境友好等特點。

目前，科研人員已經(jīng)對鈉離子電池的各種電解液體系進行了相關(guān)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(zhì)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(zhì)。鈉鹽在有機溶劑中的溶劑化能力、溶解性、穩(wěn)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(qū)條件下，有機溶劑的易揮發(fā)性、不穩(wěn)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(zhì)總結(jié)

針對上述電解液相關(guān)科學問題，其研究思路主要是優(yōu)化電解液組分與溶劑化結(jié)構(gòu)，穩(wěn)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(chǎn)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(wěn)定性是不利的。由此，調(diào)控電解液體系，尋找最優(yōu)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(wěn)定性，開發(fā)出高性能鈉離子電池。

2023年8月，中國粉體網(wǎng)將在山城重慶舉辦“2023先進正極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術(shù)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(zhì)界面優(yōu)化》的報告。吳教授通過分析電解液在電極表面SEI的結(jié)構(gòu)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(gòu)筑原位包覆層在負極實現(xiàn)電解液中優(yōu)化SEI，設計表面惰性包覆層穩(wěn)定層狀正極晶體結(jié)構(gòu)與界面結(jié)構(gòu)，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(guān)注能量儲存與轉(zhuǎn)體系及其關(guān)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(gòu)效關(guān)系研究。

入選國家科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、英國皇家化學會會士、教育部新世紀優(yōu)秀人才、北京市科技新星、北京市優(yōu)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(fā)明協(xié)會發(fā)明創(chuàng)新一等獎和二等獎；獲得中國產(chǎn)學研合作促進獎。任中國儲能與動力電池及其材料專業(yè)委員會副秘書長，全國燃料電池及液流電池標準化技術(shù)委員會委員，第7至16屆“動力鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)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(guān)鍵材料與器件》

2、黨榮彬等，《鈉離子電池關(guān)鍵材料研究及工程化探索進展》

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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