XPS分析在盐和溶剂对SbNa电池中SEI形成的影响的应用

关于关键资源（地壳中0.0065%的锂）和电化学存储技术需求的讨论最近引发了人们对钠离子电池的新兴趣，钠离子电池可能是公认的锂离子技术的补充，尤其是固定式储能器。Ali Darwiche等人^[1]对Sb/Na电化学电池进行了全面的X射线光电子能谱（XPS）分析，从第一次循环的不可逆容量、累积容量损失、可逆容量和容量保持等方面合理化了不同的电化学性能。通过结合XPS核心峰和定量数据分析，通过改变盐（NaClO₄或NaPF₆）的性质和溶剂（PC或EC/DMC混合物）的性质，使用三种不同的电解质配方对Sb电极与钠循环进行表面分析，以确定固体电解质界面膜（SEI）的主要组分及其在循环中的演变。

为了更好地了解电解质溶剂对钝化层厚度和化学成分的影响，在PC(代替EC:DMC) NaPF6 5% FEC中循环相同体系(Sb vs Na)。XPS在几个充电/放电点检测到的锑原子百分比的比较演变如数据所示。通过分析可以得到从PC:NaPF6中第一次放电期间检测到的Sb百分比的演变可以得出两个主要趋势：与EC:DMC电解质相反，钝化层在PC充电期间变得更厚，似乎钝化层在充电期间是连续形成的，因为电解质降解物种的进一步沉积。类似于EC:DMC电解质，钝化层在第20次循环时比在第一次循环时更薄。

通过分析XPS数据可以得到盐降解分别为NaClO₄和NaPF₆提供氯化和氟化物质。NaClO₄/PC、NaPF₆/EC:DMC和NaPF₆/PC三种体系的全XPS分析使其能够充分了解它们中Sb电极循环的电化学趋势。第一次循环中的不可逆容量受到溶剂粘度的强烈影响，PC的不可逆能力高于EC:DMC。另一方面，NaClO₄/PC中优异的容量保持率与均匀、稳定和厚的SEI的形成有关。

[1] Ali Darwiche, Lucille Bodenes, Lénaïc Madec, Laure Monconduit, Hervé Martinez, Impact of the salts and solvents on the SEI formation in Sb/Na batteries: An XPS analysis, Electrochimica Acta, Volume 207, 2016, Pages 284-292.

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