通過本體效應(yīng)、界面效應(yīng)和界面效應(yīng)的結(jié)合，采用高鹽濃度的鹽包水電解質(zhì)比傳統(tǒng)的稀水電解質(zhì)具有更寬的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口。在這里，我們探討了雙（氟磺酰基）亞胺（FSI）鹽水溶液作為鋰離子和鈉離子電池電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率、粘度和電化學(xué)穩(wěn)定性。我們證明FSI陰離子在這種環(huán)境中容易水解。然而，反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)在很大程度上取決于鹽濃度和陽離子的性質(zhì)。有趣的是，我們發(fā)現(xiàn) NaFSI 解決方案明顯比 LiFSI 解決方案更穩(wěn)定。高濃度NaFSI溶液還具有較寬的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口和高電導(dǎo)率。

開發(fā)了一種基于水性電解質(zhì)的新型可充電電池，作為基于有機(jī)電解質(zhì)的鋰離子電池的大規(guī)模固定式儲(chǔ)能替代品。這種電池系統(tǒng)固有的不可燃性和潛在的低總擁有成本使其成為該應(yīng)用的有希望的候選者[1,2]。水性電池面臨的挑戰(zhàn)是水的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口狹窄（25 °C時(shí)熱力學(xué)為1.23 V），這限制了它們的能量密度。在最近的報(bào)道中，非常高的鹽濃度被證明將水的狹窄電化學(xué)穩(wěn)定性窗口擴(kuò)展到1.5 V以上[[3]，[4]，[5]，[6]]。提出了以下機(jī)制來解釋高濃度水電解質(zhì)增強(qiáng)的電化學(xué)穩(wěn)定性：（i）高濃度電解質(zhì)中水的低遷移率和濃度施加了水電解的過電位，（ii）陰極表面被大陰離子阻塞，導(dǎo)致

在一項(xiàng)開創(chuàng)性的研究中，雙（三氟甲磺酰基）亞胺（TFSI）陰離子被鑒定在非常高的鹽濃度下具有這種SEI形成特性[3]。LiTFSI是TFSI陰離子的鋰鹽，在水中具有非常高的溶解度（25°C時(shí)為21molkg-1（21m）。結(jié)合TFSI的高氧化穩(wěn)定性，LiTFSI的21m水溶液成為新一代具有增強(qiáng)電化學(xué)穩(wěn)定性的水電解質(zhì)的第一個(gè)例子[3]。這些電解質(zhì)也稱為鹽包水電解質(zhì)，因?yàn)槿芤褐械柠}部分在重量和體積上都超過了水部分。鹽包水法的發(fā)現(xiàn)隨后刺激了基于該原理的各種化學(xué)研究[5,6，[9]，[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]]。

考慮到鈉鹽的成本通常顯著降低，鹽包水電解質(zhì)的鹽濃度很高，開發(fā)水似乎特別有趣

雙（氟（烷基）磺酰亞胺）鈉鹽具有足夠高的溶解度以實(shí)現(xiàn)高電化學(xué)穩(wěn)定性的罕見例外是雙（氟磺酰亞胺）（NaFSI）鈉。事實(shí)上，我們發(fā)現(xiàn)高濃度NaFSI電解質(zhì)的穩(wěn)定性窗口與典型的鋰離子鹽包水電解質(zhì)相當(dāng)[6]。然而，人們對(duì)FSI陰離子對(duì)水解的化學(xué)穩(wěn)定性提出了擔(dān)憂[18]。

在這里，我們研究了不同濃度的NaFSI和LiFSI水溶液的化學(xué)穩(wěn)定性。我們發(fā)現(xiàn)陽離子對(duì)基于FSI的解決方案的穩(wěn)定性有很大影響。此外，我們還確定了LiFSI和NaFSI水溶液的關(guān)鍵物理化學(xué)性質(zhì)，包括電導(dǎo)率、粘度和電化學(xué)穩(wěn)定性。