A Novel Anion Receptor Additive for ‐40ºC Sodium Metal Batteries by Anion/Cation Solvation Engineering

溶剂化 化学 离子 无机化学 金属 水溶液中的金属离子 组合化学 有机化学
作者
Meng Li,Jinlong Jiang,Ying Chen,Shoushuang Huang,Xiaoyu Liu,Yi Jin,Yong Jiang,Bing Zhao,Wenrong Li,Xueliang Sun,Jiujun Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202413806
摘要

Sodium metal batteries, known for their high theoretical specific capacity, abundant reserves, and promising low‐temperature performance, have garnered significant attention. However, the large ionic radius of Na+ and sluggish transport kinetics across the interfacial structure hinder their practical application. Previous reviews have rarely regulated electrolyte performance from the perspective of anions; as important components of the electrolyte, the regulation mechanism is not well understood. Herein, a novel anion receptor additive, 4‐aminophenylboronic acid pinalol ester (ABAPE), is proposed to weaken the coupling between anions and cations and accelerate Na+ transport kinetics. The results of theoretical calculations and X‐ray photoelectron spectroscopy with deep Ar‐ion etching demonstrate that the introduction of this additive alters the solvation structure of Na+, reduces the desolvation barrier and forms a stable and dense electrode‐electrolyte interface. Moreover, ABAPE forms hydrogen bonds (–NH···O/F) with H2O/HF, effectively preventing the hydrolysis of NaPF6 and stabilizing acidic species. Consequently, the Na||Na symmetric cell exhibits excellent long‐cycle performance of 500 h at 1 mA cm‐2 and 0.5 mAh cm‐2. The Na||Na3V2(PO4)3 (NVP) full cell with the addition of ABAPE maintains a capacity retention of 84.29% at 1 C after 1200 cycles and presents no capacity decay over 150 cycles at ‐40°C.
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