Sulfolane-Based Flame-Retardant Electrolyte for High-Voltage Sodium-Ion Batteries

环丁砜 电解质 阴极 化学工程 化学 电极 溶剂 相间 高压 无机化学 材料科学 电压 有机化学 电气工程 物理化学 工程类 生物 遗传学
作者
Xuanlong He,Jie Peng,Qingyun Lin,Meng Li,Weibin Chen,Peng Liu,Tao Huang,Zhencheng Huang,Yuying Liu,Jiaojiao Deng,Shenghua Ye,Xuming Yang,Xiangzhong Ren,Xiaoping Ouyang,Jianhong Liu,Biwei Xiao,Jiangtao Hu,Qianling Zhang
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Science+Business Media]
卷期号:17 (1) 被引量:5
标识
DOI:10.1007/s40820-024-01546-7
摘要

Abstract Sodium-ion batteries hold great promise as next-generation energy storage systems. However, the high instability of the electrode/electrolyte interphase during cycling has seriously hindered the development of SIBs. In particular, an unstable cathode–electrolyte interphase (CEI) leads to successive electrolyte side reactions, transition metal leaching and rapid capacity decay, which tends to be exacerbated under high-voltage conditions. Therefore, constructing dense and stable CEIs are crucial for high-performance SIBs. This work reports localized high-concentration electrolyte by incorporating a highly oxidation-resistant sulfolane solvent with non-solvent diluent 1H, 1H, 5H-octafluoropentyl-1, 1, 2, 2-tetrafluoroethyl ether, which exhibited excellent oxidative stability and was able to form thin, dense and homogeneous CEI. The excellent CEI enabled the O3-type layered oxide cathode NaNi 1/3 Mn 1/3 Fe 1/3 O 2 (NaNMF) to achieve stable cycling, with a capacity retention of 79.48% after 300 cycles at 1 C and 81.15% after 400 cycles at 2 C with a high charging voltage of 4.2 V. In addition, its nonflammable nature enhances the safety of SIBs. This work provides a viable pathway for the application of sulfolane-based electrolytes on SIBs and the design of next-generation high-voltage electrolytes.
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