Resultados de los usuarios- sí.Equipo de Chen weihua de la Universidad de ZhengzhouComunicaciones NaturalezaLibroQSense QCM-DLa tecnología ayuda a nuevos avances en la investigación de electrolitos para baterías de iones de sodio

En el campo de la nueva energía, las baterías de iones de sodio son consideradas como la opción ideal para el almacenamiento de energía a gran escala en el futuro debido a sus ventajas de abundantes recursos y bajo costo. Sin embargo, la estabilidad de los electrolitos siempre ha sido uno de los factores clave que limitan el desarrollo de baterías de iones de sodio. Recientemente, el equipo de Chen weihua de la Universidad de Zhengzhou“Aditivo electrolítico de cadena de bloqueo que permite electrolitos tolerantes a la humedad para baterías de iones de sodio”Para el título, enComunicaciones Naturaleza"Publica investigaciones relevantes a través de un uso innovadorQSense QCM-DTecnología, se analizó en profundidad el mecanismo de mejora del rendimiento de las baterías de iones de sodio por nuevos aditivos electroliticos, lo que trajo nuevos avances en este campo.

Antecedentes de la investigación: electrolitos"Punto doloroso"

En el proceso de carga y descarga de baterías de iones de sodio, la estabilidad de la interfaz entre el electrolito y el electrodo es crucial. Sin embargo, los electrolitos tradicionales se deben a la presencia de trazas de agua..H₂El O), que puede desencadenar fácilmente la descomposición de los electrolitos y la corrosión de los electrodos, lo que conduce a una rápida disminución del rendimiento de la batería. Además, la interfaz electrolítica sólida formada..SEI) la inestabilidad agrava aún más el problema del envejecimiento de la batería. Cómo optimizar el electrolito para que pueda mantenerse estable en un ambiente de alta humedad se ha convertido en un problema urgente para los investigadores científicos.

Tecnología qsense qcm - d: Desmitificando la interfaz electrolito - electrodo

En este estudio, los investigadores diseñaron un nuevo tipo de“Cadenas",Aditivos electroliticos- 15 PBS()15-corona-5), y se aplica al electrolito de la batería de iones de sodio. Para comprender en profundidad el mecanismo de Acción de este aditivo, los investigadores adoptaronQSense QCM-DTecnología, que es una herramienta poderosa para monitorear la interacción de la interfaz en tiempo real.

QSense QCM-DLa tecnología mide la frecuencia de los cristales de cuarzo..Δf) y disipación..ΔD) los cambios permiten detectar con precisión la interacción entre el electrolito y la superficie del electrodo. En el experimento, los investigadores utilizaronQSense QCM-DMonitoreo en tiempo real de la adsorción de electrolitos en la superficie del electrodoDescomposiciónProceso.

Imagen1: 00Con cadena de bloqueo15 PBSAditivos electroliticosHCInsolubilidad en negativoSEI.

Los resultados experimentales muestran que cuando el electrolito contiene15 PBSFrecuencia en la superficie del electrodo cuandoΔf) y disipación..ΔD) los cambios son significativamente diferentes de los electrolitos tradicionales. En concreto,15 PBSPresenciaInhibir la catálisis del aguaElectrolitos en la superficie del electrodoDescomposición, yParticipaciónFormar más denso y uniformeRico en sulfurosSEICapa. Este densoSEILa capa impide efectivamente el contacto directo entre el electrolito y el electrodo, lo que inhibe laExcesoDescomposiciónYSEIDisolución y regeneración.

Resultados experimentales: el rendimiento ha mejorado significativamente

Imagen2: NNMUso de cadenas de bloqueo en el electrodo positivo15 PBSEstabilidad de los aditivos electroliticosCEI

a través deQSense QCM-DMonitoreo de la tecnología, los investigadores descubren, uso15 PBSLas baterías de iones de sodio del electrolito han mejorado significativamente en varios indicadores clave de rendimiento:

1. La estabilidad del ciclo aumenta significativamente: en500 mA g¿⁻ qué?¹Bajo la densidad de corriente, se utiliza15 PBSCarbono duro de electrolitos| En¿𔔂 qué?.₇ 2Ni¿𔔂 qué?.₃ 2Mn¿𔔂 qué?.₆El O Toda la batería puede estabilizar el ciclo 2000 Veces, la tasa de mantenimiento de la capacidad es tan alta como89,5%Y la tasa de retención de capacidad de las baterías de electrolitos tradicionales en las mismas condiciones es solo79,9%.

2. Excelente rendimiento de alta potencia: en alta densidad de corriente (por ejemplo600 mA g¿⁻ qué?¹) abajo, USA15 PBSMaterial del electrodo positivo del electrolito..NNM) todavía puede mantener una alta capacidad de descarga..55,4 mAh g¿⁻ qué?¹), mucho mejor que los electrolitos tradicionales.

3. Mejora de la estabilidad de la interfaz: a travésQSense QCM-DMonitoreado técnicamenteSEIEstabilidad y uniformidad de la capa, indicando15 PBSEl electrolito puede inhibir eficazmente los efectos secundarios de la interfaz y prolongar la vida útil de la batería.

Resumen yEl papel clave de la tecnología qcm - D

En resumen, los autores diseñan una cadena de bloqueo15 PBSAditivos para optimizar los electrolitos desde la fase hasta la interfaz.15 PBSCaptura de trazasH₂El OPara evitar la corrosión electrolítica y formar estableSEI/CEIPara lograr una alta densidad energética sostenibleSIB.MDPantalla simulada,15 PBSReducidoLa¿⁺ qué?- sí.En la cáscara solvatizadaCECoordinación, aceleraciónNa+Dessolvatización, reduciendo la acumulación de disolvente en la interfaz del electrodo. Adsorbido enHCCadena de bloqueo en negativo15 PBSA través de la exclusiónEDLEnCE/DECyH₂El OPara inhibir el crecimiento de la interfaz parasitaria, lo que reduce las moléculas activas..ciConcentración local, lo que reduce la derivada de disolventes altamente polaresSEI(altoPr) formación. Por lo tanto, la descomposición prioritaria15 PBSSe forman ricos en benceno/.硫化物成分（RSO₃R,La₂Así que₃,La₂S) delgado..10 nm, baja temperaturaTEM(...)SEIPara garantizar una alta conductividad iónica y, por lo tanto, mejorar la dinámica.Meridiano in situEQCMY in situDEMSSe confirma que la resistencia mecánicaSEITiene un buen aislamiento electrónico y puede inhibir eficazmente incluso a altas temperaturas.SEIDisolución y regeneración durante el ciclo. La reducción del consumo de electrolitos y la inhibición coordinada de la liberación de gas mejoran la vida útil y la seguridad del ciclo.

El estudio no solo muestra15 PBSEl gran potencial de los aditivos electroliticos para mejorar el rendimiento de las baterías de iones de sodio es aún más prominente.QSense QCM-DLa tecnología está analizando electrolitos-Papel clave en la interacción de la interfaz del electrodo. Al monitorear los cambios dinámicos de la interfaz en tiempo real, los investigadores pueden comprender profundamente el mecanismo de Acción de los aditivos y optimizar la fórmula electrolítica en consecuencia, lo que proporciona un importante apoyo teórico y orientación práctica para la aplicación comercial de baterías de iones de sodio.

QSense QCM-DCon su alta sensibilidad y capacidad de monitoreo en tiempo real, la tecnología proporciona herramientas poderosas para la investigación de nuevos materiales energéticos y ayuda a los investigadores científicos a lograr nuevos avances en el campo de la tecnología de baterías.

Apoyo del Fondo

Fundación Nacional de ciencias naturales de China..U24A20566, 22279121), YaoPlan de investigación para la apertura de laboratorios de montaña..2024002)、Plan nacional clave de I + D..No. 2023YFB3809500)、Fondo conjunto de investigación y desarrollo científico y Tecnológico de Henan22230142.009)、Plan clave de I + D en la provincia de Henan231111241.400)、Universidad de ZhengzhouesperarLos proyectos del Fondo proporcionaron un importante apoyo financiero para el estudio.

Enlace al texto original

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