他，论文连续9年高被引，最新AFM：不燃宽温准固态电解质！

第一作者：Zhendong Yang

通讯作者：周震，唐宾

通讯单位：南开大学，郑州大学

周震，原南开大学新能源材料化学研究所所长，二级教授、国家重大人才工程入选者，现任郑州大学化工学院院长。在国内外期刊发表论文350余篇。论文被引用40000余次，h-index为114。2014-2022年连续九年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018-2023年连续六年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。

唐宾，郑州大学 化学工艺 岗位特聘副研究员。

论文速览

采用准固态聚合物电解质（QSPEs）的准固态钠电池，以其高能量密度和低成本制造而闻名，是下一代储能系统的理想候选电池。然而，它们的实际应用遇到了障碍，例如离子传输不足和不均匀的钠沉积/剥离，这归因于次优的界面相容性。

本研究开发了一种新型准固态聚合物电解质（QSPE），通过引入功能性添加剂—氟代碳酸乙烯酯（FEC）和三氟甲磺酸锡（Sn(OTf)2）—到聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）/碳酸丙烯酯（PC）聚合物电解质中，以提升钠离子的传输性能。

Sn(OTf)2能够催化PC中的开环反应，降低传输障碍，增强钠离子的传输。因此，所得到的HFP-PC-FEC-Sn QSPE展现出了显著的离子导电性（0.42 mS cm─1）和离子传输数（0.58）。此外，它还能形成富含NaF和锡金属的致密且光滑的界面，显著提高了Na对称电池的长期循环稳定性，有效抑制了钠枝晶的形成。

这种出色的电化学性能还扩展到了宽温域的Na3V2(PO4)3/Na全电池和软包电池。本工作为设计适用于宽温域准固态钠电池的高性能QSPE提供了一种创新方法。

图文导读

图1：QSPE的制备过程、物理特性、化学结构、热稳定性、力学性能和安全性。

图2：QSPEs的电化学性能，离子传输和界面稳定性。

图3：电池在不同条件下的性能和适用性。

图4：离子传输机制和界面反应动力学。

图5：不同QSPEs中钠电极的形貌和界面成分，说明了添加剂对界面兼容性的影响。

总结展望

本研究成功地通过引入FEC和Sn(OTf)2添加剂，开发了一种新型的准固态聚合物电解质（QSPE），该电解质在宽温域下展现了卓越的离子传输性能和电化学稳定性。通过催化PC的开环反应，实现了钠离子传输的加速，并在电极界面形成了稳定的SEI层，有效抑制了钠枝晶的生长，提高了电池的循环稳定性。

此外，该QSPE在安全性、机械性能和抗燃性方面也表现出色。这些发现不仅为高性能QSPE的制备提供了创新策略，而且突显了准固态钠电池在下一代能源存储系统中作为高能量密度和长期稳定性解决方案的潜力，尤其是在恶劣气候条件下的应用前景。

文献信息

标题：Fabricating Wide-Temperature-Range Quasi-Solid Sodium Batteries with Fast Ion Transport via Tin Additives

期刊：Advanced Functional Materials
DOI：10.1002/adfm.202407713