用于快速充电钠离子电池的弱溶剂化电解液的空间知情定性设计

背景：钠离子电池因其资源丰富和成本优势，被视为锂离子电池的重要补充，但其硬碳负极在快充时易发生钠沉积，导致容量衰减和安全风险。电解液工程是提升倍率性能的关键，其中弱溶剂化电解液因能在常规盐浓度下形成稳定界面而受关注，但现有体系多基于氧化稳定性有限的醚类溶剂。研究目的：本研究旨在通过分析溶剂化结构的关键因素，提出一种基于摩尔体积和Sterimol参数的筛选策略，以设计适用于快充钠离子电池的高性能弱溶剂化腈类电解液。结论：研究筛选出具有显著空间位阻的三甲基乙腈（TMAN）作为弱溶剂化溶剂。理论计算和实验表明，TMAN基电解液能促进阴离子进入第一溶剂化壳层，形成富含无机组分的稳定SEI膜，显著降低钠离子脱溶剂化能，从而提升硬碳负极的倍率性能和界面稳定性。在Ah级软包电池中，该电解液体系展现出优异的循环稳定性和快充能力，为高性能钠电池电解液设计提供了新的理论依据和实践指导。