水基鈉離子電池在大規(guī)模儲能方面具有廣闊的應用前景，但水的分解限制了電池的能量密度和壽命。目前提高水穩(wěn)定性的方法包括昂貴的含氟鹽以形成固體電解液界面，以及向電解液中添加潛在易燃的共溶劑以降低水的活度。然而，這些方法大大增加了成本和安全風險。將電解液從近中性轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性可以抑制放氫，同時也會引發(fā)放氧和陰極溶解。
近日，阿德萊德大學喬世璋教授報道了一種基于錳基PBA陰極(Na2MnFe(CN)6，NMF)，NaTi2(PO4)3(NTP)陽極和經(jīng)濟實惠的無氟高氯酸鈉(NaClO4)堿性電解液的無氫堿性AsIB，其成本明顯低于在高濃度電解液中常用的三氟鈉鹽和雙(三氟甲基磺酰亞胺)鈉。
文章要點
1）堿性電解液在陽極上抑制她。通過在NMF陰極上涂覆一層商用的鎳/碳(Ni/C)納米顆粒層，在陰極表面附近形成了一個富含H3O+的局部環(huán)境。
2）這種富含H3O+的局部環(huán)境源于Ni(OH)2的不可逆形成和可逆的Ni(OH)2/NiOOH氧化還原(由原位衰減全反射紅外光譜(ATR-IR)和操縱面同步X射線粉末衍射(XRPD)證實)，顯著降低了OER和電極溶解。
3）此外，涂層中的部分Ni原子被原位嵌入到陰極中，以穩(wěn)定堿性介質(zhì)中的NMF結(jié)構(gòu)，這一點通過操縱面拉曼和高角度環(huán)形暗場掃描電子顯微鏡(HAADF-STEM)得到了證實。
參考文獻
Wu, H., Hao, J., Jiang, Y. et al. Alkaline-based aqueous sodium-ion batteries for large-scale energy storage. Nat Commun 15, 575 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-44855-6
