上海交通大學(xué)研究團隊在《自然》子刊領(lǐng)域取得重要進展，成功開發(fā)出一種新型準固態(tài)電解質(zhì)（QSE），旨在解決鈉金屬電池在超快充和長壽命方面的核心瓶頸。該成果由張遠、潘龍*、梁昌華、祁興國、黃曉忠、蔡新怡、曹慕凡、高敏、張浩宇、沙大衛(wèi)、周陽*、孫正明*等學(xué)者共同完成，為下一代高性能儲能系統(tǒng)提供了關(guān)鍵材料解決方案。

雙介體協(xié)同機制突破單離子傳導(dǎo)難題

傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)在鈉金屬電池中常面臨枝晶生長和界面副反應(yīng)問題，而固態(tài)電解質(zhì)雖能抑制枝晶，卻往往犧牲了離子電導(dǎo)率。該團隊創(chuàng)新性地引入“雙介體”策略，利用錫離子（Sn2?）引發(fā)的聚合反應(yīng)與二氟草酸硼酸根（DFOB?）的延遲效應(yīng)協(xié)同作用，實現(xiàn)了近乎完美的單離子傳導(dǎo)特性。具體而言，Sn2?在還原過程中形成混合鈉錫合金/富無機物固體電解質(zhì)界面層（SEI），有效均勻化電場分布；而DFOB?在氧化過程中形成堅固且超薄的高陰極電解質(zhì)界面層（CEI），顯著加速界面動力學(xué)過程。

這一設(shè)計使得新型Sn-FB準固態(tài)電解質(zhì)實現(xiàn)了0.94的鈉離子遷移數(shù)（接近理想值1）和1.3 mS cm?1的高離子電導(dǎo)率。這種高遷移率與高電導(dǎo)率的結(jié)合，是提升電池倍率性能的關(guān)鍵。在超快充場景下，電子與離子的同步高效傳輸避免了局部濃度極化，從而抑制了鈉枝晶的成核與生長。

電化學(xué)性能顯著優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)水平

實驗數(shù)據(jù)顯示，采用Sn-FB準固態(tài)電解質(zhì)的鈉金屬電池展現(xiàn)出卓越的電化學(xué)穩(wěn)定性。在恒電流測試中，電池在無枝晶形成的情況下穩(wěn)定運行超過6000小時。更令人矚目的是，在3C高倍率充放電條件下循環(huán)2000次后，電池仍保持90%的初始容量，遠高于傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)體系的衰減速度。

這種長循環(huán)壽命與高倍率性能的兼顧，得益于雙介體形成的穩(wěn)定界面層。富無機物的SEI層提供了機械強度以阻擋枝晶穿透，而薄而堅固的CEI層則降低了界面阻抗，確?？焖匐姾赊D(zhuǎn)移。此外，準固態(tài)特性還提升了電池的安全性，減少了易燃有機溶劑的使用，降低了熱失控風(fēng)險。

對鈉電產(chǎn)業(yè)化路徑的啟示

隨著鋰資源約束加劇，鈉金屬電池因其高理論比容量（1165 mAh/g）和低成本優(yōu)勢，被視為鋰離子電池的有力補充甚至替代方案。然而，其商業(yè)化進程長期受限于枝晶問題和電解液兼容性。此次上海交通大學(xué)團隊通過分子層面的界面工程，實現(xiàn)了單離子傳導(dǎo)與快速動力學(xué)的統(tǒng)一，為鈉電從實驗室走向規(guī)模化應(yīng)用提供了新的技術(shù)路徑。

對于中國鈉電產(chǎn)業(yè)鏈而言，這一成果提示我們：未來競爭焦點將從單純的電極材料優(yōu)化轉(zhuǎn)向電解質(zhì)界面調(diào)控。國內(nèi)企業(yè)在布局固態(tài)/半固態(tài)電池時，應(yīng)重點關(guān)注界面穩(wěn)定性設(shè)計與離子傳輸機制的創(chuàng)新，而非僅追求能量密度指標。同時，該雙介體策略具有普適性，可拓展至其他堿金屬或混合離子體系，為中國企業(yè)在下一代儲能技術(shù)專利布局中搶占先機提供理論支撐。