고용량 양극 첨가제를 통한 소듐 이온 배터리 안정성 향상

소듐 이온 배터리(SIBs)는 하드 카본 음극의 한계로 인해 초기 쿨롱 효율(ICE)이 리튬 이온 배터리보다 현저히 낮습니다. 이를 해결하기 위한 양극 소듐 보상 첨가제는 유망한 전략이나, 대부분의 기존 첨가제는 촉매 분해에 의존하여 비용 증가 및 불활성 성분 도입 문제를 야기합니다. 본 연구에서는 촉매 없이 398 mAh g−1의 소듐 보상 용량을 제공하는 소듐 포메이트(HCOONa)를 양극 첨가제로 도입했습니다. HCOO−는 기존 탄산염 용매보다 높은 최고 점유 분자 궤도 에너지를 가져, 전해액 분해를 억제하는 우선적인 산화를 가능하게 합니다. HCOONa에서 유래한 산소종은 NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 양극 위에 견고하고 얇은 음극 전해질 계면(CEI) 형성을 촉진합니다. 이 CEI는 Na2O가 풍부한 무기상과 COOR이 풍부한 유기상으로 구성되어 계면의 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 향상시킵니다. 2.5 wt% HCOONa를 포함한 하드 카본||NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 파우치 셀은 초기 방전 용량이 5.7% 증가했으며, 700회 사이클 후에도 88%의 용량을 유지하는 우수한 사이클 안정성을 보였습니다. 이러한 결과는 실제 SIBs에서 소듐 손실을 보상하고 전극 계면을 안정화하는 효과적인 사전 소듐화 전략을 제시합니다. 이는 SIBs의 성능과 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 중요한 기여입니다.