在電極-電解質界面構建穩定的固體電解質界面(SEI)對于優化電池性能至關重要。然而,與界面化學相關的研究特別關注電解質工程,而忽視了調節電極材料。
在此,山東大學奚寶娟、宋克鵬等人通過簡單有效的化學還原反應制備了硼摻雜的Bi互連納米粒子(B-Bi)。B摻雜有助于催化電解液分解并在電極表面形成更多NaF,從而有利于穩定均勻的SEI并增強電極機械穩定性。
具體而言,該種堅固的SEI層可以抑制電解質的進一步分解并促進界面Na轉移。B-Bi 在 1.0 A g?1 時提供 403.1 mAh g?1 的可逆容量,在 80 A g?1 時提供 203 mAh g?1 的高倍率性能。
圖1. SEI 表征
總之,該工作開發了一種新穎的 B 摻雜策略,在 Bi 表面構建穩定的 SEI 層作為 SIBs 負極材料。所形成的 B-Bi 材料表現出高倍率性能(在 80 A g?1 下為 203 mAh g?1)和出色的可逆容量(在 1.0 A g?1 下循環 2500 次后為 403.1 mAh g?1)。
同時,B-Bi 在 5.0 A g?1 下循環 5000 次后表現出高的 CE,約為 100%。B摻雜不僅改變Bi的電荷分布,有效增強Na擴散動力學,而且調節界面化學,促進NaPF6中的P-F鍵和DME中的C-O鍵分解,從而形成高度穩定的富含 NaF 的 SEI。同時,也可以通過 HRTEM 和 XPS 分析提供進一步的演示,并通過 DFT 計算進行確認。
此外,通過計算驗證了 B 摻雜方法在促進 Sb 材料作為 SIBs 負極的穩定 SEI 方面是可行的。因此,該項研究開辟了一條通過配置電極材料構建穩定SEI層來調節界面化學的新途徑。
圖2. DFT計算
Robust Interfacial Chemistry Induced by B-Doping Enables Rapid, Stable Sodium Storage, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302825
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