高性能固态钠离子电池复合电解质设计：闭环反馈优化策略助力轻型电动车发展

本文创新性地采用闭环反馈策略优化设计了一种新型聚合物/无机复合固态电解质（PNS/NZSP-Ni0.2 CSE），通过NASICON（钠超离子导体）活性填料Na3.4Zr1.8Ni0.2Si2PO12与PVDF/SN基质的协同作用，实现了室温下1.02×10?3 S cm?1的高钠离子电导率。该电解质通过[DMF-Na+]传输载体和-CN/TFSI-竞争配位机制促进钠盐解离，组装的固态钠离子电池在0.5C倍率下循环700次容量保持率达90%，为交通电气化和电网储能提供了安全高效的解决方案。

　　

Highlight

复合固态电解质（CSE）整合了聚合物与无机材料的优势，为固态钠离子电池系统的安全稳定性提供保障。本研究基于多组分协同效应，通过闭环反馈策略调控电解质体系组成，构建了NASICON（Na Super Ionic Conductor）活性填料修饰的新型复合固态电解质，并深入探究了体系中钠离子（Na⁺）的传输路径。

电解质设计

聚偏二氟乙烯（PVDF）因其平面链结构和低不规则键比例具有优异机械性能，但高结晶度限制了Na⁺迁移。我们引入NASICON型活性填料Na_3.4Zr_1.8Ni_0.2Si₂PO₁₂，通过球磨工艺确保其在聚合物基质中均匀分散。实验表明，这些填料为Na⁺提供了额外传输通道，同时丁二腈（SN）塑料剂通过-CN与TFSI^-的竞争配位态促进钠盐解离。

结论

本研究提出的闭环反馈策略成功合成PNS/NZSP-Ni0.2 CSE，该电解质融合NASICON材料的高离子电导率与PVDF/SN基质的工程优势，组分间呈现卓越协同效应：室温钠离子电导率达1.02×10^?3 S cm^?1，组装的Na|PNS/NZSP-Ni0.2|Na₃V₂(PO₄)₃电池在0.5C倍率下循环700次容量保持率90%，突破了电解质单组分优化的瓶颈。