ナトリウムイオンキャパシタの電解質持続可能性を、バイオベース溶媒と低フッ素塩の組み合わせにより向上させる

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• グリーンケミストリー

背景:

• ナトリウムイオンキャパシタ（SIC）は有望なエネルギー貯蔵デバイスです。
• 現在のSIC電解質は、持続可能でない成分に依存することがよくあります。
• 環境に優しい電解質代替品の必要性が存在します。

研究 の 目的:

• SIC向けの持続可能な電解質を開発および評価すること。
• ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸ナトリウム（NaDFOB）とγ-バレロラクトン（GVL）に基づく新規電解質の性能を調査すること。
• 新しい電解質システムに対する異なるプレソーデーション戦略を比較すること。

主な方法:

• 新規電解質の調製：GVL中の1 mol L-1 NaDFOB。
• 新規電解質を使用したSICフルセルの作製と試験。
• 従来の電解質（EC:PC中の1 mol L-1 NaPF6）との比較。
• in situおよびex situプレソーデーション戦略の評価。
• X線光電子分光法（XPS）を使用した固体電解質界面（SEI）の分析。

主要な成果:

• NaDFOB/GVL電解質は、SICフルセルにおいて従来のNaPF6/EC:PCシステムに匹敵する性能を示しました。
• チオ硫酸ナトリウムのin situ酸化とex situ電気化学的プレソーデーションの両方で同様の結果が得られました。
• XPS分析により、プレソーデーション法に基づいてSEI組成に大きなばらつきがあることが示されました。

結論:

• SIC向けの持続可能な電解質処方が正常に開発されました。
• 新規電解質は、従来のシステムに代わる、実行可能で高性能な代替品を提供します。
• プレソーデーション戦略は、SEI形成に大きく影響し、デバイスの性能に影響を与えます。