研究背景
虽然锂离子电池（LIBs）目前在电池技术方面处于领先地位，但锂的丰度相对较低，成本较高，以及对LIBs的需求不断增加，意味着迫切需要寻找替代LIBs的技术。鉴于钠的储量更广，成本更低，钠离子电池（SIBs）越来越被重视。此外，SIBs可以使用无钴正极，也可以在负极极使用铝集流体。
在LIBs应用领域，通常采用六氟磷酸锂作为锂盐，同样地，SIBs采用的是六氟磷酸钠（NaPF6）。虽然NaPF6可提供高的离子导电性，但其对水异常敏感，会形成有毒的HF以及NaF和POF3（这会进一步与水反应）。NaF的存在导致溶解困难，HF和POF3的高毒性会引发严重的安全问题。此外，PF6-及其有毒分解产物的存在增加了电池回收的困难程度。
可以使用其他钠盐来替代NaPF6。例如：NaClO4，但ClO4−是一种强氧化剂（潜在的爆炸性），因此不适合用于商业应用。NaTFSI和NaFSI因其高热稳定性和无毒性而具有吸引力，但不能用作单一盐使用，因为它们对铝集流体具有腐蚀性。
因此需要设计一种比NaPF6湿敏性小得多、不像NaClO4具有强氧化且分解产物无毒性的钠盐。电解质盐还应提供高能量密度、高电导率和宽的电化学稳定窗口（ESW）。
工作简介
图片来源：Angewandte Chemie
剑桥大学的Darren M.C. Ould等人合成了一系列的硼酸钠盐，电化学研究表明，Na[B(hfip)4]·DME(hfip=六氟异丙氧基)和Na[B(pp)2](pp=perfluorinated pinacolato, O2C2(CF3)4)具有良好的电化学性能。[B(pp)2]−阴离子对空气和水也有很高的耐受性。阻抗谱和循环伏安表明，两种电解液都比常规使用的NaPF6提供了更稳定的电极/电解液界面。此外，它们为SIBs提供了更好的循环稳定性和与NaPF6相当的容量。
内容详情
硼酸钠可以从廉价且易购的原始材料合成，其含有强B-O键，有助于化学稳定性，并通过调整与中心硼杂原子配位的配体而具有可调的空间和电子性质。
图片来源：Angewandte Chemie
由于硼氢化钠是一种理想的原材料，可以低成本、高品质购买，不需要进一步提纯，因此将其用于制备含氟硼酸根阴离子的钠盐。合成是通过在1，2-二甲氧基乙烷(DME)溶剂中将硼氢化钠与少量选择的氟化醇反应进行的。将生成的溶液加热至回流6小时，之后冷却溶液，并在50℃下搅拌16小时。除去溶剂得到所需的硼酸钠产品，通过使用戊烷将盐从浓缩二甲醚溶液中沉淀出来进行提纯。
图片来源：Angewandte Chemie
图片来源：Angewandte Chemie
总结
该工作合成了一系列具有不同空间和电子性质的硼酸钠盐。合成过程包括在1,2-二甲氧基乙烷溶剂中将硼氢化钠与氟化醇反应，或者在四氢呋喃溶剂中向相应的醇钠中添加三配位硼酸盐。
采用了一系列的实验和理论技术来评价这些硼酸钠络合物作为电解质盐的适用性，其中Na[B(hfip)4]·DME和Na[B(pp)2]具有更好的电化学性能。
此外，[B(pp)2]−阴离子表现出很高的化学稳定性，在空气中放置两天后仍稳定，便于处理、运输和储存。
最后，使用Na[B(hfip)4]·DME和Na[B(pp)2]循环的商用软包电池显示出与传统的NaPF6制备的电池相当的容量和更高的循环稳定性。
附：
参考文献
Ould D M C, Menkin S, Smith H E, et al. Sodium Borates: Expanding the Electrolyte Selection for Sodium-Ion Batteries[J]. Angewandte Chemie, 2022.
文献链接
https://doi.org/10.1002/ange.202202133
活动预告
NEW
往期热点推荐
（点击链接阅读）
☞“双王”再战锂矿，特斯拉横插一脚！
☞软包“完蛋”？全球车企将转向方形电池！
☞全球第二大电池巨头进军印尼！
☞又一造车新势力“资金链断裂”！
☞31种锂电材料价格，已有16种按周下跌！
☞380亿！宁德时代打造6大海外项目！
☞重磅！亿纬锂能第十三工厂正式投产！
☞45GWh动力电池项目落户广西南宁！
☞3月国内动力电池装机量排行榜出炉！
☞宁德时代蒸发839亿元！因疫情影响而停产？
报料及投稿 | editors@ofweek.com
广告及商务合作 | 焦小姐：19168597392/0755-83279005-870
加入锂电行业交流群
长按二维码，备注“姓名-公司-岗位”申请入群。