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由于鈉資源豐富，基于鈉離子化學的電池技術成為大規模儲能系統的理想選擇。特別是采用金屬鈉取代傳統的碳負極，它能以低廉的成本最大限度地提高能量密度。然而，由于鈉金屬電池（SMB）具有高反應性，其本身的穩定性較差，庫侖效率低，壽命短。并且在低溫條件下，由于無法克服的動力學障礙，這種情況會進一步惡化。

在此，同濟大學羅巍教授團隊提出了一種基于1,3-二氧戊環的準固態電解質（PDGE），其中選擇三(五氟苯基)硼烷 (TPFPB) 作為 DOL 聚合的引發劑。具體來說，TPPFB 中的硼原子攻擊DOL，然后 DOL 單體通過開環反應轉化為聚合物骨架。此外，由于二甘醇二甲醚（G2）具有較高的最低未占分子軌道（LUMO），因此將其引入作為增塑劑以提高離子電導率。該凝膠電解質由聚 DOL/G2 中的 0.5 M NaPF₆ 組成，其離子電導率在低溫 (-20 ℃) 下高達 3.68 mS cm^?1，且其Na⁺遷移數高達0.7。?

此外，poly-DOL鏈浸泡在G2中，形成局部高濃度的Na⁺，這不僅使得Na離子的去溶劑化過程變得更容易，且形成了以無機Na₂O、NaF作為主要固體電解質界面(SEI)成分，PGDE和SMA之間的薄SEI抑制副反應并加速Na⁺界面遷移。

圖1. PDGE的原位聚合反應和表征

研究表明，由于無機Na₂O、NaF是固體電解質界面層（SEI）的主要成分，PGDE和鈉金屬負極之間的薄SEI會抑制副反應，加速Na⁺的界面遷移。因此，Na/Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)電池在-20℃（3 C下循環1000次）時的容量保持率接近 99%，甚至優于普通液態電解質。這些結果表明，使用基于多羥基化合物的準固態電解質的 SMB 具有令人印象深刻的低溫性能?？傮w而言，這項研究對在低溫條件下開發SMB具有重要意義。

圖2. 不同電解質的Na/NVP電池電化學性能

A Quasi-Solid-State Polyether Electrolyte for Low-Temperature Sodium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202304928

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同濟大學羅巍團隊AFM：低溫鈉金屬電池用準固態聚醚電解質

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