《Energy Storage Mater.》：阴离子捕获-界面耦合策略构筑高稳定性钠金属电池阻燃复合凝胶电解质

Anion trapping-coupling strategy driven asymmetric nonflammable gel electrolyte for high performance sodium batteries

Meng Yang, Fan Feng, Junhong Guo, Rui Wang, Jiayi Yu, Jianguo Ren, Zi-Feng Ma, Suli Chen*, Tianxi Liu*

Energy Storage Mater. 2024, DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103492

凝胶聚合物电解质是先进金属钠电池(SMBs)的理想电解质，但由于其力学性能差和Na⁺选择性低，存在燃烧风险和界面稳定性差的问题。在此，我们提出了一种合理的阴离子捕获-界面耦合策略，通过在玻璃纤维基体上引入高交联氮化硼纳米片(BNNs)原位聚合来构建高稳定性的非对称阻燃复合凝胶电解质(AS-NFCGE)。理论计算、有限元模拟和实验测试证明，构建具有阴离子捕获效应和非对称结构的复合电解质可以提高AS-NFCGE的力学性能，选择性加强Na⁺的迁移动力学，并赋予电解质类似单离子导电行为，使阳极侧离子分布均匀，从而提高界面稳定性，抑制枝晶生长，实现超稳定的SMBs。具体来说，AS-NFGE具有高离子电导率和Na⁺转移数(0.73)以及优异的阻燃性。因此，无枝晶的Na/Na对称电池在0.1 mA cm^-2和低过电压下具有超过3000 h的长循环寿命。AS-NFCGE在钠金属电池中的应用进一步证明了其优异的电化学性能，基于AS-NFCGE的软包电池测试没有发生热失控和电解质泄漏。这一策略为开发安全和高能量密度的钠金属电池提供了新的见解。

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

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103492