在提高鈉離子混合電容器（SIHC）的超低溫（低于?30°C）性能中，將電池的高能量密度與超級電容器的高輸出功率和長壽命相結(jié)合，對電子器件在極端環(huán)境中的應(yīng)用至關(guān)重要。在此，復(fù)旦大學(xué)宋云教授、陳敏教授、上海理工大學(xué)鄭時有教授等人開發(fā)了一種“單溶質(zhì)-單溶劑”電解質(zhì)，并構(gòu)建了通孔空心碳球（TH-HCS）。通過理論計算和實驗研究表明，弱溶劑化結(jié)構(gòu)和高離子電導(dǎo)率促進了低溫下Na+的傳輸，高氟化SEI促進了Na+的遷移，通孔中空結(jié)構(gòu)緩解了鈉化過程中的體積膨脹，從而確保了快速的動力學(xué)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。圖1. 不同溫度下的電解質(zhì)特性總之，該工作開發(fā)了一種新型的“單鹽-單溶劑”耐乙醚低溫電解質(zhì)（1.0 m NaOTf-二乙二醇二甲醚（DEGDME），同時構(gòu)建了獨特的通孔空心碳球（TH-HCS）以實現(xiàn)優(yōu)異電化學(xué)性能。與傳統(tǒng)的1.0 m NaPF6–EC/DMC相比，NaOTf鹽有利于形成較薄的SEI和Na+的可逆儲存，而DEGDME溶劑有利于形成光滑致密的富無機SEI。此外，通孔空心結(jié)構(gòu)緩解了鈉化過程中的體積膨脹，促進了電解質(zhì)滲透，確保了LT時的快速動力學(xué)。得益于弱溶劑化電解質(zhì)和優(yōu)化的負極結(jié)構(gòu)，在1.0 A g?1和?60°C時表現(xiàn)出58.1 mAh g?1的高容量，即使在1.0 A g?1和?40°C下進行11000次循環(huán)后仍具有87.5 mAh g?1的容量。與AC組裝以構(gòu)建SIHC的TH-HCS在25℃和?40℃下分別表現(xiàn)出106.1和52.0 Wh kg?1的高能量密度。因此，該工作為構(gòu)建性能優(yōu)越的LT存儲設(shè)備和進一步了解實際應(yīng)用提供了新的觀點。圖2. 使用NaOTf-DEGDME電解質(zhì)的TH-HCS||AC SIHC的電化學(xué)性能Enhancing the Whole Migration Kinetics of Na+ in the Anode Side for Advanced Ultralow Temperature Sodium-Ion Hybrid Capacitor,Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301509
