能源科学领域大牛！周豪慎最新AM：高压无负极可充电钠电池！

第一作者：Ziyang Lu

通讯作者：周豪慎

通讯单位：南京大学、日本筑波大学

周豪慎，男，南京大学现代工程与应用科学学院长江讲座教授，日本国立东京大学特任教授，日本国立产业技术综合研究所（AIST）首席研究员。

论文速览

开发无负极电池是追求高能量密度和安全性的最终目标。由于钠（Na）基电池固有的低能量密度和由高活性Na金属负极引起的安全问题，对其改进更为迫切。然而，没有一种电解质能够满足构建稳定的无负极钠电池所需的Na沉积/剥离库仑效率（CE），同时在高电压下抵抗氧化分解。

本论文提出了一种新型的“液态-固态”电解质设计策略，通过离子交换技术打通含Na分子筛的Na离子传输通道，并在分子筛的纳米孔和空隙中限制聚合液态醚电解质。这种设计不仅继承了固态分子筛电解质的高电压稳定性，而且保留了液态醚电解质的超高库仑效率（99.84%）。

当应用于4.25 V级的无负极钠电池时，可实现高达412 Wh kg^-1的超高能量密度，与现有的石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂锂离子电池相媲美。此外，组装的无负极软包电池展现出优异的循环稳定性，在370次循环后容量保持率高达89.2%。

图文导读

图1：Na-SSZE的制备过程、微观结构、离子传输机制以及其离子导电性能的测试结果。

图2：Na-SSZE在高电压正极材料上的稳定性，以及循环后正极材料表面形成的稳定且薄的CEI层。

图3：Na-SSZE在Na金属负极上的可逆性。

图4：无负极软包电池的电化学性能。

总结展望

本研究成功开发了一种新型的“液态-固态”电解质，为高电压无负极Na电池提供了一种安全、高效的能源存储解决方案。通过离子交换技术优化的分子筛电解质，不仅提高了电池的能量密度，还显著提升了电池的循环稳定性和安全性。本工作为未来无负极电池的发展提供了重要的材料和概念创新，有望推动大规模储能技术的进步。

文献信息

标题：A “liquid-in-solid” electrolyte for high-voltage anode-free rechargeable sodium batteries

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202404569

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