사용자 성과|정주대학 진위화팀자연 커뮤니케이션》QSense QCM-D는기술 조력 나트륨 이온 전지 전해액 연구 새로운 돌파

신에너지분야에서 나트륨이온전지는 자원이 풍부하고 원가가 저렴한 등 우세로 하여 미래의 대규모에너지저장의 리상적인 선택으로 간주되고있다.그러나 전해액의 안정성은 나트륨 이온 전지의 발전을 제약하는 핵심 요소 중 하나였습니다.최근, 정주대학 진위화팀은“나트리ום 이온 배터리에 대한 습기 내용성 전해질을 가능하게 하는 잠금 체인 전해질 추가제”제목:자연 커뮤니케이션'에 관련 연구 발표, 혁신적 사용QSense QCM-D는기술은 신형 전해액 첨가제의 나트륨 이온 전지 성능 향상 메커니즘을 깊이 분석하여 이 분야에 새로운 돌파를 가져왔다.

연구 배경: 전해액의"아파요".

나트륨 이온 전지는 충전과 방전 과정에서 전해액과 전극 사이의 인터페이스 안정성이 매우 중요하다.그러나 전통적인 전해액은 미량의 수분 때문에 (H₂O는), 전해액의 분해와 전극의 부식을 유발하기 쉬워 배터리 성능이 빠르게 떨어진다.또한 형성된 고체 전해질 인터페이스(SEI는) 불안정은 배터리의 노화 문제를 더욱 악화시켰다.어떻게 전해액을 최적화하여 고습도 환경에서도 안정을 유지할 수 있도록 할 것인가는 과학 연구자들이 시급히 해결해야 할 난제가 되었다.

QSense QCM-D 기술: 전해액 공개 - 전극 인터페이스

이 연구에서 연구원들은 새로운 유형의“체인”전해액 첨가제- 15PBS（15 크라운 5), 그리고 나트륨 이온 전지 전해액에 적용합니다.이 첨가제의 작용 메커니즘을 깊이 이해하기 위해 연구자들은QSense QCM-D는기술은 인터페이스의 상호 작용을 실시간으로 모니터링할 수 있는 강력한 도구입니다.

QSense QCM-D는기술은 쿼츠 결정의 주파수를 측정하여 (Δf) 및 소모 (ΔD는) 변화는 전해액과 전극 표면 사이의 상호작용을 정확하게 측정할 수 있다.실험에서 연구자들은QSense QCM-D는실시간으로 전해액의 전극 표면에서의 흡착을 모니터링하다.분해과정.

그림일:잠긴 체인 포함15PBS는전해질 첨가제HC는음극상 불용성SEI는。

실험 결과 전해액에15PBS는이 경우 전극 표면의 주파수 (Δf) 및 소모 (ΔD는) 변화는 전통적인 전해액과 현저히 다르다.구체적으로 말하면15PBS는의 존재물의 촉매를 억제하다.전해액은 전극 표면에 있다의 분해그리고참여더욱 치밀하고 균일한황화물이 풍부한SEI는레이어이런 치밀한SEI는층은 전해액과 전극 사이의 직접적인 접촉을 효과적으로 막아 전해액의과도한분해및SEI는의 용해와 재생성。

실험 결과: 현저한 성능 향상

그림2: NNM양극에서 체인 잠금 사용15PBS는전해질 첨가제의 안정CEI는

통과QSense QCM-D는기술 모니터링, 연구자 발견, 사용15PBS는전해액의 나트륨 이온 배터리는 여러 주요 성능 지표에서 크게 향상되었습니다.

1. 순환 안정성이 크게 향상되었습니다.500 mA 그램⁻¹의 전류 밀도에서 사용15PBS는전해액의 경탄소| 나₀.₇₂니는₀.₃₂Mn은₀.₆₈O는₂ 전체 배터리는 안정적으로 순환할 수 있다 2000 보조, 최대 용량 유지89.5%기존 전해액의 배터리는 동일한 조건에서 용량 유지율이79.9%。

2. 고배율 성능: 높은 전류 밀도 (예:600 mA 그램⁻¹) 에서 사용15PBS는전해액의 양극 재료(NNM은) 높은 방전 용량을 유지할 수 있음 (55.4 mAh 그램⁻¹), 기존 전해액보다 훨씬 우수합니다.

3. 인터페이스 안정성 향상: 통과QSense QCM-D는기술 모니터링SEI는레이어의 안정성 및 균일성, 표시15PBS는전해액은 인터페이스 부반응을 효과적으로 억제하고 배터리 수명을 연장할 수 있다.

요약 및QCM-D 기술의 핵심 역할

결론적으로, 저자는 일종의 잠금 체인을 설계했다.15PBS는위상에서 인터페이스에 이르는 전해질을 최적화하기 위한 첨가제15PBS는미량 캡처H₂O는전해질의 부식을 방지하고 안정적인SEI/CEI는지속 가능한 고에너지 밀도를 위한SIB는。MD는아날로그 디스플레이,15PBS는감소나는⁺−용제화 껍질 중과EC는의 배율, 가속Na+는탈용제화하여 전극 계면의 용제 축적을 감소시킨다.흡착HC는음극의 잠금 체인15PBS는제외 통과EDL은중EC/DEC는화H₂O는기생 계면의 성장을 억제하여 활성 분자를 낮춘다 (ci)의 국부 농도로 고극성 용매에서 파생되는SEI는(높이Pr는)의 형성.따라서 우선적으로 분해하는15PBS는벤젠기 가 풍부하게 함유되어 있다/硫化物成分（RSO는₃R、나는₂SO₃、나는₂S)의 얇음 (10nm, 저온TEM은）SEI는, 높은 이온 전도도를 확보하여 동력학을 강화한다.경위EQCM는및 제자리DEMS는입증, 기계적 강인성SEI는전자 절연성이 뛰어나 고온에서도 효과적으로 억제할 수 있다SEI는순환 과정 중의 용해와 재생성.전해질 소비의 감소와 가스 방출의 억제가 협동하여 순환 수명과 안전성을 높였다.

이 연구는 전시되었을 뿐만 아니라15PBS는나트륨 이온 전지의 성능을 향상시키는 데 전해액 첨가제의 거대한 잠재력은 더욱 두드러졌다QSense QCM-D는기술이 전해액을 해석하고 있다-전극 인터페이스 상호 작용의 핵심 역할.실시간 모니터링 인터페이스의 동적 변화를 통해 연구자들은 첨가제의 작용 메커니즘을 깊이 이해할 수 있으며, 이에 따라 전해액 처방을 최적화하여 나트륨 이온 전지의 상업화 응용에 중요한 이론적 지원과 실천 지도를 제공할 수 있다.

QSense QCM-D는기술은 높은 감도와 실시간 모니터링 능력으로 신에너지 재료의 연구에 강력한 도구를 제공하여 과학 연구자들이 배터리 기술 분야에서 끊임없이 새로운 돌파를 이룰 수 있도록 돕는다.

기금 지원

국가자연과학기금 (U24A20566, 22279121)요산 실험실 개방과제 계획(2024002）、국가 중점 연구 개발 계획 (번호 2023YFB3809500)、하남성 과학기술연구개발련합기금 (222301420009）、하남성 중점연구개발계획(231111241400）、정저우 대학교기다리다기금 프로젝트는 이 연구에 중요한 자금 지원을 제공했다.

원본 링크

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