蓋世汽車訊 鈉離子電池性能進步或可推動電網更廣泛地采用可再生能源，并降低電動汽車的成本。但制造可行的鈉離子電池的主要障礙之一是找到穩定的陽極。硬碳是目前鈉離子電池常用的陽極，但該材料具有相間不穩定的缺點，即分解的電解質會在其表面堆積，增加相間阻抗，導致放電容量急劇下降。

據外媒報道，中國的一組研究人員將N-苯基雙（三氟甲烷磺酰）亞胺（PTFSI）作為硬碳的成膜添加劑進行了測試，發現該材料增強了相間穩定性，且在100次循環后，鈉離子電池的容量保持率提高了52%。

圖片來源：Nano Research，Tsinghua University Press

華南師范大學化學學院教授、該研究的合著者邢麗丹說：“鈉離子電池近年來才重新受到關注。硬碳是鈉電池應用最廣泛的陽極材料，但其長循環穩定性還不足以滿足商業和工業應用要求。而目前關于電解質與硬碳陽極材料匹配的研究相對較少。”

該研究發現，在硬碳陽極中添加PTFSI并經過500此循環后，測試的硬碳/鈉半電池的容量保持率從0%提高到68%。

為打造更高性能鈉離子電池，研究人員曾嘗試添加具有擴大夾層的多功能氮摻雜硬碳，以及在另一種情況下開發碳化重構木質素作為新型硬碳陽極。目前，研究人員已經使用其他碳酸鹽基電解質，如氟代碳酸亞乙酯、琥珀酸酐、銣和銫離子對鈉離子電池進行了實驗。但上述方法所取得的性能改進與邢麗丹及其同事的方法相比相差甚遠。

邢麗丹表示：“作為陽極的成膜添加劑，PTFSI的還原活性與其分解產物的性質一樣重要。例如，在這項工作中，PTSFI的結構與FSTI陰離子的結構相似，且還原產物的結構和性質也非常相似。但是，PTFSI是一種比FSTI陰離子具有更高還原活性的分子，PTFSI可以提高硬碳的相間穩定性，但FSTI不能。因此，這項研究為硬碳成膜添加劑的設計提供了思路。”

該研究小組使用紐扣電池來評估添加PTFSI的鈉離子系統的性能。研究人員使用直徑為12毫米的薄銅箔制造硬碳陽極，經過涂層和干燥，然后用玻璃纖維隔板和碳酸基電解質分層成半電池。使用或不使用PTFSI成膜添加劑的電池都經歷充放電500次，結果證明增加1%的PTFSI可顯著提升性能。

邢麗丹表示：“研究表明PTFSI可以顯著提高硬碳的長循環性能。因此，未來我們將評估其在大容量電池中的性能。如果結果相近，我們相信這種添加劑或可推動鈉離子電池的商業應用。”

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