基于多功能聚合物电解质的局部不对称位点锚定阴离子的研究，用于可持续的固态钠金属电池

《Advanced Materials》：Probing Local Asymmetric Site Anchored Anion Based on Multifunctional Polymer Electrolyte for Sustainable Solid-State Sodium-Metal Battery

固态钠金属电池中，针对传统PVDF基电解质存在的低离子电导率、机械稳定性差及电极界面不稳定的挑战，本研究设计了一种基于局部不对称阴离子锚定位点的多功能聚合物电解质。通过引入纳米纤维素形成PVDF-NC不对称表面位点，有效协调TFSI?和Na?，促进钠离子迁移路径调控与界面反应稳定。理论计算证实该结构增强了电解质与不同分子的相互作用，使系统在多种阴极（层状氧化物和聚阴离子化合物）中均表现出优异电化学性能和普适性。

　　

摘要

固态钠金属电池（SSMBs）因其固有的安全性和高能量密度而成为下一代储能技术的有希望的候选者。然而，在这些不同的SSMBs中，传统的聚偏二氟乙烯（PVDF）基固态聚合物电解质（SPEs）存在室温下离子导电率低、机械稳定性差以及电极-电解质界面不稳定的问题。为了解决这些问题，本研究设计了一种基于局部不对称阴离子锚定位点的多功能聚合物电解质。通过引入纳米纤维素（NC）填料来形成局部不对称的PVDF-NC（PDNC）表面位点，PDNC基质能够有效地协调TFSI^?和Na⁺。这种协调作用促进了Na⁺的快速传输，从而有效调控了钠离子的迁移路径和阴离子的行为。具体来说，来自CF₃SO₂NSO₂^2?和CF₃-基团的-CF₂-, F^?和N^3?物种通过裂解和还原过程与Na结合，形成了NaF和Na₃N，从而增强了界面稳定性。理论计算表明，这些不对称位点促进了电荷交换，并增强了电解质与不同分子之间的相互作用。该系统在与多种正极材料（层状氧化物和聚阴离子化合物）配对使用时，表现出优异的电化学性能和通用性。这项工作为设计高性能SPEs提供了一种可持续的策略，为开发安全且可扩展的SSMBs铺平了道路。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。