基于钠的丰富性和成本效益，固态钠金属电池（SMBs）是一种非常有前途的充电电池。然而，固体电解质的室温离子电导率低，电压窗口窄等缺点，严重制约了SMBs的发展。

近日，中科院大连化物所吴忠帅研究员报道了采用光聚合法制备了一种乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯基准固态电解质（ETPTA-NaClO₄-QSSE），用于具有高能量密度的固态SMBs。

文章要点

1）研究人员首先在光固化剂ETPTA和1%2-羟基-2-甲基丙酮(HMPP)中均匀混合Na⁺电解液（1M碳酸亚丙基氯化钠和5%碳酸氟乙烯）得到准固态电解质（ETPTA-NaClO₄-QSSE）。然后把它滴在纤维素膜上，用紫外光固化，进而得到了直径为19 mm的高度柔韧的ETPTA-NaClO₄-QSSE薄膜，该薄膜可以很容易地以锐角弯曲而不会有任何损坏。其次，采用经济高效的溶胶-凝胶法制备了具有典型NASICON结构的碳涂层NVP正极。

2）ETPTA-NaClO₄-QSSE具有显著的室温离子导电性（1.2ms cm⁻¹），相对于Na⁺/Na的宽电化学窗口（>4.7 V），以及优异的柔韧性。

3）由于该电解液与电极之间具有良好的界面相容性，钠金属对称电池在0.1 mA cm⁻²电流密度下，表现出1000 h的超长循环稳定性，1 mA cm⁻²下具有超低过电位（355 mV），表明其对Na枝晶的生长有明显的抑制作用。值得注意的是，Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)全电池（NVP||ETPTA-NaClO₄-QSSE||Na）显示出前所未有的倍率性能，在15 C时的记录容量为55 mAh g⁻¹，高于目前固态SMBs中的任何电池，以及在5 C下的长期循环稳定性，1000次循环后容量保持率为97%。此外，NVP||ETPTA-NaClO₄-QSSE||Na袋式电池表现出极好的灵活性和极高的安全性，显示出广泛的适用性。

这项工作有望为发展常温高能量密度固态SMBs提供新的机遇。

Pengchao Wen, et al, Photopolymerized Gel Electrolyte with Unprecedented Room-Temperature Ionic Conductivity for High-Energy-Density Solid-State Sodium Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002930

https://doi.org/10.1002/aenm.202002930