《Energy Storage Mater.》：双功能复合凝胶电解质助力钠金属电池高稳定电极/电解质界面

A metalophilic, anion-trapped composite gel electrolyte enables highly stable electrode/electrolyte interfaces in sodium metal 

batteries.

Yufeng Ren^#, Meng Yang^#, Zhenhai Shi, Junhong Guo, Dongkun Chu, Fan Feng, Hongping Li, Zi-Feng Ma, Suli Chen* and Tianxi Liu*.

Energy Storage Mater. 2023, 61, 102909. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102909.

基于层状氧化物阴极和钠金属阳极的下一代钠金属电池旨在以高能量密度和低成本优势满足未来大规模储能需求，受到了广泛关注。然而，层状氧化物阴极中过渡金属离子（TMs）在有机电解液中的溶出会导致电极材料结构坍塌，同时TMs进入电解液会催化电解液的分解进而导致电池性能严重衰退。另外，金属钠阳极与有机电解液之间的副反应会导致不稳定的阳极/电解质界面，进而导致严重的枝晶生长，引发安全问题。因此，开发先进的电解质材料以同时构筑稳定的阴极/电解质界面和阳极/电解质界面，是实现高性能钠金属电池的有效策略。

基于此，本课题组报道了一种海藻酸钠（SA）修饰的双功能含硼复合凝胶电解质（MACGE），通过同时稳定Na金属阳极和层状氧化物阴极实现高性能钠金属电池。具体而言，MACGE中的含硼聚合物可以通过路易斯酸碱作用捕获电解质体系中的阴离子，促进钠盐解离的同时限制阴离子移动，进而减小阳极界面浓差极化，促进Na均匀沉积，稳定阳极界面；同时，MACGE阴极侧表面接枝的SA层富含丰富的羧基基团，能够通过化学螯合作用有效抑制阴极TMs的持续溶出，进而在一定程度上提升了层状氧化物阴极在循环过程中的结构稳定性。基于上述优势，使用MACGE组装的Na/Na对称电池和固态NFM/Na电池在室温下表现出显著提升的长循环性和倍率性能。本研究提出的构筑双功能复合凝胶电解质的策略具有一定的普适性，为开发基于层状氧化物阴极的高性能二次金属电池提供了新的研究思路。

本论文第一作者为化工学院硕士研究生任玉凤和杨梦，通讯作者为刘天西教授和陈苏莉副教授。

论文连接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.102909