Результаты пользователейАЧэнь Вэйхуа из Чжэнчжоуского университетаNature Communications"QSense QCM-DНовый прорыв в исследовании электролита натриево - ионных батарей

В области новых источников энергии натриево - ионные аккумуляторы рассматриваются как идеальный вариант для крупномасштабного хранения энергии в будущем из - за их богатых ресурсов и низкой стоимости. Тем не менее, стабильность электролита всегда была одним из ключевых факторов, ограничивающих развитие натриево - ионных батарей. В последнее время команда Чэнь Вэйхуа из университета Чжэнчжоу«Блокирующая цепочка электролитная добавка, позволяющая воспринимать влаготерпимые электролиты для натриево-ионных батарей»В качестве темы, вNature Communications« Публикуйте соответствующие исследования на основе инновационного использованияQSense QCM-DТехнология, углубленный анализ новых электролитических добавок для повышения производительности натриево - ионных батарей, принес новые прорывы в этой области.

Предыстория исследования: электролитный"Боль немного"

Во время зарядки и разрядки натриево - ионных батарей стабильность интерфейса между электролитом и электродом имеет решающее значение. Тем не менее, традиционный электролит из - за небольшого количества влаги (HДиОЛегко вызывает разложение электролита и коррозию электрода, что приводит к быстрому снижению производительности батареи. Кроме того, образуется твердый электролитный интерфейс (СЭИНестабильность еще больше усугубляет проблему старения батарей. Как оптимизировать электролит, чтобы он оставался стабильным в условиях высокой влажности, стало неотложной задачей для исследователей.

Технология QSense QCM - D: раскрытие интерфейса электролит - электрод

В этом исследовании исследователи разработали новый тип“Цепь"электролитическая присадка— 15 ПБС(15-корона-5) и применять его в электролитах натриево - ионных батарей. Чтобы понять механизм действия этой добавки, исследователи использовалиQSense QCM-DТехнология - мощный инструмент для мониторинга взаимодействия интерфейсов в режиме реального времени.

QSense QCM-DМетод измерения частоты кварцевых кристаллов (Δf& Рассеяние (ΔDИзменения, позволяющие точно обнаружить взаимодействие между электролитом и поверхностью электрода. В эксперименте исследователи использовалиQSense QCM-DМониторинг адсорбции электролита на поверхности электрода в режиме реального времениРазложениеПроцесс.

рисунок1:С цепью блокировки15 ПБСЭлектролитная присадкаHCОтрицательная нерастворимостьСЭИА.

Эксперименты показали, что когда электролит содержит15 ПБСЧастота поверхности электрода (Δf& Рассеяние (ΔDИзменения значительно отличаются от традиционных электролитов. В частности,15 ПБССуществованиеПодавление водного катализаЭлектролит на поверхности электрода.РазложениеИучаствоватьФормирование более плотного и равномерногосульфидныйСЭИСлой. Такая плотностьСЭИСлой эффективно блокирует прямой контакт между электролитом и электродом, тем самым подавляя электролит.ЧрезмерныйРазложениеиСЭИРастворение и регенерацияА.

Результаты эксперимента: производительность значительно улучшилась

рисунок2: ННМИспользуйте цепь блокировки на положительном полюсе15 ПБССтабилизация электролитных добавокCEI

черезQSense QCM-DМониторинг технологий, обнаруженных исследователями, использование15 ПБСНатриевые ионные батареи с электролитом значительно улучшились по нескольким ключевым показателям производительности:

1. Стабильность цикла значительно повышается:500 мА гА¹При плотности тока, используйте15 ПБСТвердый углерод электролита| НаА.ДифенилНиА.МбМнА.АОДи Вся батарея способна стабилизировать цикл. 2000 Подпункт, поддержание пропускной способности до89,5%При тех же условиях аккумулятор с традиционным электролитом сохраняет емкость только79,9%А.

2. Высокая производительность превосходна: в высокой плотности тока (например,600 мА гА¹Ниже, использовать15 ПБСПоложительный электролит (ННМПоддерживает высокую мощность (55,4 мАч гА¹Это намного лучше, чем традиционный электролит.

3. Улучшение стабильности интерфейса: черезQSense QCM-DТехнический мониторингСЭИСтабильность и однородность слоя, что указывает15 ПБСЭлектролит может эффективно подавлять побочные реакции интерфейса и продлевать срок службы батареи.

Резюме иКлючевая роль технологии QCM - D

Короче говоря, автор разработал цепь блокировки.15 ПБСДобавки для оптимизации электролитов от фазы к интерфейсу.15 ПБСЗахват микроэлементовH₂ОДля предотвращения коррозии электролитов и формирования стабильныхСЭИ/СЭИДля достижения устойчивой высокой плотности энергииСИБА.МДМоделирование показывает,15 ПБССнижается.НаА-Растворитель в оболочке иЕКУстановленное число, ускорениеНа+Дерастворение уменьшает накопление растворителя на границе электрода. АдсорбцияHCЦепочка блокировки на отрицательном полюсе15 ПБСПутем исключенияЭДЛСреднийЕК/ДЭКиH₂Одля подавления роста паразитических интерфейсов, что снижает активность молекул (сЛокальная концентрация, тем самым уменьшающая производные от высокополярных растворителейСЭИ(ВысокийПр) Формирование. Таким образом, приоритет разложения15 ПБСФормируется богатое фенилом./硫化物成分（РСО₃РАНа₂Так₃АНа₂СТонкий (10 нмНизкая температураТЕМ)СЭИДля обеспечения высокой ионной проводимости, тем самым усиливая динамику.Исходное положениеEQCM& ОригиналДЭМСПодтверждено, механическая вязкостьСЭИХорошая электронная изоляция, которая эффективно подавляется даже при высоких температурахСЭИРастворение и регенерация во время цикла. Сокращение потребления электролитов и подавление высвобождения газов в сочетании улучшают циклический срок службы и безопасность.

Это исследование не только показывает,15 ПБСОгромный потенциал электролитических добавок для повышения производительности натриево - ионных батарей еще более заметенQSense QCM-DТехнология анализирует электролит.-Ключевая роль в межэлектродном взаимодействии. Мониторинг динамических изменений интерфейса в режиме реального времени позволяет исследователям глубоко понять механизм действия добавок и оптимизировать формулу электролита, обеспечивая важную теоретическую поддержку и практическое руководство для коммерческого применения натриево - ионных батарей.

QSense QCM-DБлагодаря своей высокой чувствительности и возможностям мониторинга в реальном времени технология предоставляет мощные инструменты для изучения новых энергетических материалов, помогая исследователям постоянно делать новые прорывы в области аккумуляторных технологий.

Поддержка Фонда

Национальный фонд естественных наук (U24A20566, 22279121)ЯоПрограмма открытия горной лаборатории (2024002)、Национальная программа развития (№ 2023YFB3809500)、Совместный научно - исследовательский фонд провинции Хэнань (222 30142009)、Ключевые проекты в области развития (23111241400)、Чжэнчжоуский университети т. д.Проект Фонда оказал значительную финансовую поддержку этому исследованию.

Оригинальная ссылка

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