【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)用戶華東師范大學(xué)物理學(xué)院胡炳文教授和李超青年研究員團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控電解液，解決了高電壓P2型Na0.66Li0.22Mn0.78O2 (NLMO)正極在ARR過程中面臨的晶格氧不可逆流失、界面退化及安全隱患等核心挑戰(zhàn)。依托SHMFF所屬電子自旋共振(ESR)在研究中直接檢測到高電壓正極中囚禁的分子氧和超氧自由基，證明優(yōu)化電解液能顯著抑制這些活性氧物種。相關(guān)成果以“Modulating Anion-Reinforced Solvation Chemistry for Stable Anionic Redox Reaction in High-Voltage Sodium-Ion Batteries”為題，發(fā)表于Advanced Energy Materials。
 

　　可再生能源市場的蓬勃發(fā)展對電池技術(shù)提出了兼具高能量密度與本征安全性的迫切要求。選用高理論容量、高電壓的層狀過渡金屬氧化物正極材料被廣泛認(rèn)為是提升鈉離子電池能量密度的最直接途徑。然而，如何在高電壓(>4.2 V)條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)，一直是制約其實(shí)用化的關(guān)鍵瓶頸。因此，實(shí)現(xiàn)高能量密度鈉離子電池的決定性因素并非“更強(qiáng)的晶格”，而是能夠即時焊接和修復(fù)納米級間隙的穩(wěn)健正極/電解質(zhì)界面(CEI)。
 

　　基于此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)建一種兼具低極性、氟化溶劑與表面錨定陰離子協(xié)同作用的新型電解質(zhì)體系，實(shí)現(xiàn)溶劑化結(jié)構(gòu)、界面化學(xué)與ARR穩(wěn)定性的協(xié)同調(diào)控；驗(yàn)證了二氟草酸硼酸根陰離子(DFOB-)在NLMO表面的優(yōu)先吸附機(jī)制及其對活性氧位點(diǎn)的“預(yù)錨定”效應(yīng)，闡明“預(yù)錨定-后分解”策略構(gòu)建致密NaF/含硼物種富集CEI的形成機(jī)制；系統(tǒng)評估該電解質(zhì)體系在高電壓(4.5 V)等極端條件下的電化學(xué)性能與界面穩(wěn)定性。通過電子順磁共振(EPR)、核磁共振(NMR)、共振非彈性X射線散射(RIXS)等多尺度表征與理論計(jì)算，揭示了電解液工程對NLMO正極體相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化及ARR可逆性的內(nèi)在提升機(jī)制。
 

　　該研究從機(jī)理上首次完整揭示了ARR過程中氧物種的失效鏈，方法上建立了磁共振與同步輻射聯(lián)用的界面研究新范式，應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了高電壓、高溫、高濕極端工況下鈉離子電池的長壽命穩(wěn)定循環(huán)，為高能量密度、高安全性鈉離子電池的電解液設(shè)計(jì)提供了理論和實(shí)驗(yàn)雙重依據(jù)。
 

　　引用：SHMFF用戶依托磁共振技術(shù)助力鈉離子電池耐高壓電解液開發(fā) 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究所【引用時間：2026年5月28日】