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第一作者：Ziyang Lu

通訊作者：周豪慎

通訊單位：南京大學、日本筑波大學

周豪慎，男，南京大學現代工程與應用科學學院?長江講座教授，日本國立東京大學特任教授，日本國立產業技術綜合研究所（AIST）首席研究員。

論文速覽

開發無負極電池是追求高能量密度和安全性的最終目標。由于鈉（Na）基電池固有的低能量密度和由高活性Na金屬負極引起的安全問題，對其改進更為迫切。然而，沒有一種電解質能夠滿足構建穩定的無負極鈉電池所需的Na沉積/剝離庫侖效率（CE），同時在高電壓下抵抗氧化分解。

本論文提出了一種新型的“液態-固態”電解質設計策略，通過離子交換技術打通含Na分子篩的Na離子傳輸通道，并在分子篩的納米孔和空隙中限制聚合液態醚電解質。這種設計不僅繼承了固態分子篩電解質的高電壓穩定性，而且保留了液態醚電解質的超高庫侖效率（99.84%）。

當應用于4.25 V級的無負極鈉電池時，可實現高達412 Wh kg^-1的超高能量密度，與現有的石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂鋰離子電池相媲美。此外，組裝的無負極軟包電池展現出優異的循環穩定性，在370次循環后容量保持率高達89.2%。

圖文導讀

圖1：Na-SSZE的制備過程、微觀結構、離子傳輸機制以及其離子導電性能的測試結果。

圖2：Na-SSZE在高電壓正極材料上的穩定性，以及循環后正極材料表面形成的穩定且薄的CEI層。

圖3：Na-SSZE在Na金屬負極上的可逆性。

圖4：無負極軟包電池的電化學性能。

總結展望

本研究成功開發了一種新型的“液態-固態”電解質，為高電壓無負極Na電池提供了一種安全、高效的能源存儲解決方案。通過離子交換技術優化的分子篩電解質，不僅提高了電池的能量密度，還顯著提升了電池的循環穩定性和安全性。本工作為未來無負極電池的發展提供了重要的材料和概念創新，有望推動大規模儲能技術的進步。

文獻信息

標題：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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