韓國全南大學(xué)樸贊鎮(zhèn)教授研究團(tuán)隊開發(fā)出一種基于可聚合深共晶溶劑（PDES）的新型電解質(zhì)，旨在解決鈉金屬電池商業(yè)化面臨的安全與壽命瓶頸。該研究成果已于2026年發(fā)表在《Energy Storage Materials》第90卷。團(tuán)隊通過“原位聚合”技術(shù)，將液態(tài)電解質(zhì)注入電池后加熱固化，形成兼具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與離子導(dǎo)電性的柔性聚合物基質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小尺寸電池測試中，該電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)了1000次充放電循環(huán)后容量保持率達(dá)90.4%。

傳統(tǒng)鈉金屬電池因金屬鈉活性高、易與有機(jī)電解液發(fā)生副反應(yīng)，且反復(fù)充放電會生成枝晶導(dǎo)致內(nèi)短路起火，長期難以突破。PDES-1電解質(zhì)由鈉（提供鈉離子）、可聚合單體N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM，構(gòu)建聚合物骨架并促進(jìn)鹽解離）和增塑劑丁二腈（SN，維持鏈段流動性助離子傳輸）組成。三者混合后形成室溫液態(tài)深共熔混合物，可充分浸潤電極微孔。注入電池后加熱引發(fā)NIPAM聚合，液體轉(zhuǎn)化為柔性聚合物基質(zhì)，有效避免傳統(tǒng)無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)與電極接觸不良的問題。

電化學(xué)測試顯示，優(yōu)化后的PDES-1在30℃下離子電導(dǎo)率達(dá)1.39 mS/cm，鈉離子遷移數(shù)為0.58，顯著高于常規(guī)液態(tài)電解液的0.2至0.4范圍。分子動力學(xué)模擬結(jié)合光譜分析表明，鈉離子與NIPAM或丁二腈的非共價相互作用改變了溶劑化殼層結(jié)構(gòu)，削弱了離子對結(jié)合，從而提升離子遷移率。其電化學(xué)穩(wěn)定電位窗口達(dá)5.0 V，適配高壓正極材料潛力較大。在鈉金屬對稱電池中，該電解質(zhì)支持超過1000小時的穩(wěn)定沉積/剝離測試，電壓波動平穩(wěn)，未出現(xiàn)短路跡象。

在全電池性能評估中，采用磷酸釩鈉（NVP）為正極、金屬鈉為負(fù)極的組裝電池在0.1C倍率下初始放電容量為110.2 mAh/g，庫侖效率接近99%；即便提升至5C快充倍率，放電容量仍維持在90 mAh/g，容量衰減約18%。長循環(huán)測試表明，以2C倍率循環(huán)1000次后，容量保持率為90.4%。團(tuán)隊認(rèn)為，穩(wěn)定的固液界面層有效抑制了副反應(yīng)與鈉不均勻沉積，是維持高循環(huán)壽命的關(guān)鍵。

安全性方面，合成后的PDES-1表現(xiàn)出較高阻燃性，凝膠狀聚合物基質(zhì)不易泄漏。研究人員利用該電解質(zhì)制備的小型軟包電池在連接LED的情況下，即使外殼被剪刀刺穿或彎折，仍能持續(xù)供電且不引燃。但需注意，該演示僅驗(yàn)證了物理損傷下的基礎(chǔ)供電能力，并未提供內(nèi)部短路溫升、分解氣體量、內(nèi)阻變化等量化安全指標(biāo)，也未通過國際工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)測試。此外，當(dāng)前數(shù)據(jù)均基于實(shí)驗(yàn)室薄電極與小體積電解液條件，尚未驗(yàn)證厚電極均勻浸潤性、大規(guī)模制造一致性、寬溫域可靠性及熱失控風(fēng)險。該技術(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)室演示階段，未來需進(jìn)一步在具備實(shí)際電極面積與電解液用量的放大電池中驗(yàn)證其循環(huán)壽命與工程可行性，潛在應(yīng)用場景包括低成本電網(wǎng)儲能與應(yīng)急備用電源。

資料來源：XenoSpectrum；原文發(fā)布日期：2026-10-31。本文為資料編譯。