钠离子电池复极材料（原位互锁界面结合高载量正极用于实用型钠金属电池）

钠金属电池（SMBs）具有优异的快充性能和高能量密度。传统的有机聚合物以及无机电解质应用在SMBs往往遭受界面不相容的难题，并且难以在宽温度范围（0-60 ℃）下工作。

有鉴于此，上海科技大学Chengxin Peng联合西安交通大学Dezhong Zhou，Wei Tang等人在传统电解质中加入添加剂开发了具有优异离子传导性能的凝胶聚合物固态电解质（GPE），搭配高载量正极可以实现无枝晶和高稳定性的准固态钠金属电池。

传统电解质和原位聚合GPE的示意图

【研究亮点】

1. 作者在传统液态电解质（LE）中加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）交联剂，通过热引发组装的电池原位聚合形成三维网络结构的GPE，该GPE可以有效浸入电极提供良好的界面接触，在低温0 ℃下的离子传导率高达1.13×10−4 S cm−2；

2. 相比于传统的LE，采用GPE组装的Na|GPE|Na电池具有更低的过电位且循环过程中无Na枝晶生成，深层X射线光电子能谱分析表明Na|GPE|Na中形成了含有聚碳酸酯物种和NaF的SEI层，有效抑制了界面副反应；

3. 考虑到GPE具有宽的电压窗口（4.7 V）和优异的离子传导率，将其与高压正极Na2/3Ni1/3Mn1/3Ti1/3O2（NMT）结合组装成的Na|GPE|NMT全电池具有优异的倍率性能（30.3 mAh g−1，30 C），进一步结合厚电极（NMT含量达13 mg cm−2）组装的电池在低温0 ℃下放电容量为71.6 mAh g−1（0.1 C），另外在高温60 ℃循环1000圈后容量保持率高达80 %，组装的软包电池在折叠条件下仍保持稳定的电压为LED灯供电。

总之，本工作为从电解质设计的角度改善固态电池性能提供一个思路。

Na|GPE|NMT全电池在宽温度范围下工作

Ya-Nan Zhou, Zichun Xiao, Duzhao Han, Lianping Yang, Jiyong Zhang, Wei Tang*, Chengyong Shu, Chengxin Peng*, Dezhong Zhou*, Approaching Practically Accessible and Environmentally Adaptive Sodium Metal Batteries with High Loading Cathodes through In Situ Interlock Interface, Adv. Funct. Mater. 2022, 2111314.