基于DPEPA聚合物凝胶电解质的准固态钠离子电池OA北大核心CSTPCD

与锂离子电池相比,钠离子电池由于使用价格低廉且钠资源储量丰富,在实现低成本、规模化储能方面极具优势与市场竞争力。但高度易燃、易泄漏的液态电解液使常规钠离子电池在破损、短路、热失控等情况下存在安全隐患,并且液态电解液较低的电化学稳定性也制约了钠离子电池应用性能的进一步提升。本研究提出了一种简便易行的原位热聚合方法,基于二季戊四醇戊-/己-丙烯酸(DPEPA)的自由基聚合反应制备了离子电导率为1.97mS·cm^(–1),钠离子迁移数为0.66,且具有宽电化学稳定窗口的高性能聚合物凝胶电解质。研究发现DPEPA的最低未占据分子轨道(LUMO)能级低于碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)溶剂,可与NaPF_6在负极表面共同优先分解形成稳定的有机–无机复合固体电解质界面膜,抑制电解液溶剂分解。在此电解质中匹配Na(Ni_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3))O_(2)(NFM)正极与硬碳(HC)负极,构建的准固态钠离子全电池在120 mA·g^(–1)电流密度下稳定循环300次后,容量保持率达92%,并在20~80℃温度区间具有99~120 mAh·g^(–1)的比容量。利用原位X射线衍射仪揭示了NFM正极的高度结构可逆储钠机制与Na^(+)在HC负极中的“吸附-填孔”存储机制。研究表明引入含有低LUMO能级聚合物的凝胶电解质是在增强电池安全性的同时,提升固态钠离子电池电化学稳定性的有效手段。