​徐茂文/牛玉斌EEM：MOF掺入聚合物电解质助力无枝晶长寿命钠金属电池

由不均匀的沉积/剥离形成的钠枝晶会降低活性钠的利用率，并导致差循环稳定性，更重要的是会引起内部短路，进一步造成热失控和火灾。因此，钠枝晶及其相关问题严重阻碍了金属钠电池（SMB）的实际应用。

西南大学徐茂文、牛玉斌等实践了在聚合物基体（聚偏氟乙烯-六氟丙烯）中加入金属氧化物框架（MOF）的设计理念，以制备新型凝胶聚合物电解质（PH@MOF GPE），从而实现高性能SMB。

图1. MOF的作用示意

一方面，MOF颗粒的加入不仅可以凭借其高孔隙率吸收更多的有机电解质，从而提高离子传导性，而且可以增加聚合物基体中的无定形区域，有利于聚合物链的运动，从而有利于钠离子的转移。另一方面，带有负电荷的MOF颗粒可以由于排斥力而排斥阴离子，促进钠离子的传输。

图2. 半电池性能

因此，基于所制备的GPE的对称电池在电流密度为5 mA cm^-2和平均容量为5 mA h cm^-2的情况下实现了稳定的循环性能，过电位很小，并且 Na₃V₂O₂(PO₄)₂F@rGO(NVOPF)|PH@MOF|Na电池也显示出令人印象深刻的比容量（1C下113.3 mA h g^-1）和倍率能力，并具有相当的容量保持能力。总的来说，这项工作中提出的GPE可能为实现高性能和无枝晶的SMB提供一个新的想法。

图3. 全电池性能

Metal-Organic Framework Enabling Poly(vinylidene fluoride)-Based Polymer Electrolyte for Dendrite-Free and Long-Lifespan Sodium Metal Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12511