Résultats pour les utilisateurs|L'équipe Weihua Chen de l'Université de ZhengzhouNature CommunicationsLe)QSense QCM-DTechnologie Sodium - ion batterie électrolyte recherche nouvelle percée

Dans le domaine des nouvelles énergies, les batteries Sodium - ion sont considérées comme idéales pour le stockage d'énergie à grande échelle à l'avenir en raison de leurs avantages tels que l'abondance des ressources et le faible coût. Cependant, la stabilité de l'électrolyte a toujours été l'un des facteurs clés qui conditionnent le développement des batteries Sodium - ion. Récemment, l'équipe de Weihua Chen de l'Université de Zhengzhou« Additif électrolytique à chaîne de verrouillage permettant des électrolytes tolérants à l’humidité pour les batteries sodium-ion »Titre, dans leNature CommunicationsPublication d'études pertinentes par une utilisation innovanteQSense QCM-DLa technologie, a analysé en profondeur le mécanisme d'amélioration de la performance des batteries Sodium - ion avec de nouveaux additifs électrolytiques, apportant une nouvelle percée dans ce domaine.

Contexte de l'étude: de l'électrolyte« point de douleur »

Batteries Sodium - ion la stabilité de l'interface entre l'électrolyte et l'électrode est essentielle pendant la charge et la décharge. Cependant, les électrolytes traditionnels sont dus à la présence de traces d'humidité (H₂O), provoque facilement la décomposition de l'électrolyte et la corrosion des électrodes, entraînant une dégradation rapide des performances de la batterie. En outre, l'interface d'électrolyte solide formée (SEI), instable, aggrave encore le problème de vieillissement de la batterie. Comment optimiser l'électrolyte pour qu'il reste stable dans un environnement à forte humidité, devient un problème urgent à résoudre pour les chercheurs.

Technologie qsense QCM - D: démystifier l'interface électrolyte - électrode

Dans cette étude, les chercheurs ont conçu un nouveau type de“Chaînes« etAdditifs pour électrolytes- 15 PBS(15-couronne-5), et l'appliquer dans un électrolyte de batterie Sodium - ion. Pour comprendre en profondeur le mécanisme d'action de cet additif, les chercheurs ont adoptéQSense QCM-DTechnique, c'est un outil puissant capable de surveiller en temps réel les interactions entre les interfaces.

QSense QCM-DTechnique par mesure de la fréquence des cristaux de quartz (Δf) et dissipation (ΔD), variant, l'interaction entre l'électrolyte et la surface de l'électrode peut être détectée avec précision. Dans l'expérience, les chercheurs ont utiliséQSense QCM-DSurveillance en temps réel de l'adsorption de l'électrolyte à la surface de l'électrodeDécompositionLe processus.

Figure1:Avec chaîne de verrouillage15 PBSAdditifs pour électrolytesHCInsoluble sur l'électrode négativeSEI- Oui.

Les résultats expérimentaux montrent que lorsque l'électrolyte contient15 PBSLorsque la fréquence de la surface de l'électrode (Δf) et dissipation (ΔD), les variations sont significativement différentes de celles des électrolytes traditionnels. Plus précisément,15 PBSLa présence deInhibition de la catalyse de l'eauElectrolyte à la surface de l'électrodeLa décompositionEtParticipationForme plus dense et uniformeRiche en sulfuresSEILes couches. Cette denseSEILa couche bloque efficacement le contact direct entre l'électrolyte et l'électrode, ce qui inhibe l'électrolyteExcessiveDécompositionEtSEIDissolution et régénération- Oui.

Résultats expérimentaux: amélioration significative des performances

Figure2: NNMUtilisation d'une chaîne de verrouillage sur l'électrode positive15 PBSStabilisation des additifs électrolytiquesCEI

ParQSense QCM-DSurveillance des technologies, découvertes par les chercheurs, utilisation15 PBSLes batteries Sodium - ion de l'électrolyte ont toutes considérablement amélioré plusieurs indicateurs de performance clés:

1. Stabilité cyclique significativement améliorée: en500 mA g⁻¹La densité de courant, en utilisant15 PBSCarbone dur pour électrolyte| à₀.₇₂Ni₀.₃₂Mn₀.₆₈O₂ Batterie complète capable de cycles stables 2000 Secondaire, rétention de capacité jusqu'à89,5%, alors que les batteries d'électrolytes traditionnels ne conservent leur capacité que dans les mêmes conditions79,9%- Oui.

2. Excellente performance de grossissement élevé: à haute densité de courant (comme600 mA g⁻¹) sous, utiliser15 PBSMatériau d'électrode positive de l'électrolyte (NNM), peut encore maintenir une capacité de décharge élevée (55,4 mAh g⁻¹), beaucoup mieux que les électrolytes traditionnels.

3. Amélioration de la stabilité de l'interface: viaQSense QCM-DSurveillé techniquementSEIStabilité et uniformité de la couche, indiquant15 PBSL'électrolyte est capable d'inhiber efficacement les réactions secondaires interfaciales et de prolonger la durée de vie de la batterie.

Résumé etLe rôle clé de la technologie QCM - D

En résumé, l'auteur a conçu une chaîne de verrouillage15 PBSAdditifs pour optimiser l'électrolyte de la phase à l'interface.15 PBSCapture de tracesH₂OPour empêcher la corrosion de l'électrolyte et former une stabilitéSEI/CEIPour atteindre une densité énergétique élevée durableSIB- Oui.MDAffichage analogique,15 PBSRéduitNa⁺- le -En coque solvatée avecCECoordination, accélérationNa+Désolvation, réduisant l'accumulation de solvant à l'interface de l'électrode. Adsorption dansHCChaîne de verrouillage sur l'électrode négative15 PBSPar exclusionEDLParmi lesCE/DECetH₂OPour inhiber la croissance de l'interface parasite, ce qui réduit la molécule active (ci), la concentration locale, ce qui atténue la forte polarité dérivée du solvantSEI(hautePr), la formation. Par conséquent, la décomposition préférentielle15 PBSFormé riche en phényle/硫化物成分（RSO₃REt,Na₂Alors₃Et,Na₂S) mince (10 nm, basse températureTEM) etSEI, pour assurer une conductivité ionique élevée, améliorant ainsi la cinétique.Par in situEQCMEt in situDEMSConfirmé, la ténacité mécaniqueSEIBonne isolation électronique, inhibition efficace même à haute températureSEIDissolution et régénération au cours du cycle. La réduction de la consommation d'électrolyte et l'inhibition de la libération de gaz améliorent en synergie la durée de vie et la sécurité du cycle.

Cette étude montre non seulement15 PBSL'énorme potentiel des additifs d'électrolyte dans l'amélioration des performances des batteries Sodium - ionQSense QCM-DLa technologie dans la résolution des électrolytes-Un rôle clé dans les interactions entre les interfaces d'électrodes. En surveillant les changements dynamiques de l'interface en temps réel, les chercheurs ont été en mesure de comprendre en profondeur le mécanisme d'action des additifs et d'optimiser la formulation de l'électrolyte en conséquence, fournissant un soutien théorique important et des conseils pratiques pour les applications commerciales des batteries Sodium - ion.

QSense QCM-DAvec sa haute sensibilité et ses capacités de surveillance en temps réel, la technologie fournit des outils puissants pour la recherche de nouveaux matériaux énergétiques, aidant les chercheurs à réaliser de nouvelles percées dans le domaine de la technologie des batteries.

Soutien du Fonds

Fonds national des sciences naturelles (U24A20566, 22279121), YaoProgramme de sujets ouverts Mountain Lab (2024002)、Programmes nationaux clés de R & D (No 2023YFB3809500)、Fonds conjoint de recherche et développement scientifique et technologique de la province du Henan (222301420009)、Programme clé de recherche et développement dans la province du Henan (231111241400)、Université de ZhengzhouEtc.Le projet du Fonds a fourni un soutien financier important à la recherche.

Lien vers l'original

http://doi.org/10.1038/s41467-025-61603-6