​江南大学黄锋林AEM：-30至130℃宽温无枝晶固态钠离子电池！

基于固态电解质（SSE）的钠离子电池（SIBs）虽然在高温下是安全的，但在环境温度下传输离子的能力较差，更不用说在低温下。

江南大学黄锋林等提供了一种简单和可扩展的技术来构建纳米纤维基质复合电解质，以提高Na⁺传输和SIBs的界面兼容性。

图1. 材料制备示意

具体而言，作者通过原位紫外光固化方法构建了一种具有盐解离和选择性阳离子传输促进作用的软硬耦合纳米纤维基质复合电解质（NFMCE）。在聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基电解质中引入2-（甲基丙烯酰氧基）乙酰乙酸乙酯（AAEM）和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA），由于酰基氨基（O=C-NH）和羰基（-C=O，-COOR）的盐解作用和阳离子配位协同作用，可以有效改善Na⁺传输，增加Na⁺转移数。

此外，聚合物基体的低玻璃化温度与阻燃的二氧化硅纳米纤维（SNF）确保了复合电解质（PSAMCE）的低温适应性和高温安全性能。更为创新的是，通过环保的磁控溅射在面向PSAMCE的负极界面上沉积了一层超薄的AlF3，以调节Na⁺通量并抑制枝晶的生长。通过无粘结剂的磁控溅射功能化工艺降低了涂层厚度，从而获得了相当的能量密度。

图2. 半电池性能

受益于上述优势，采用PSAMCE-AlF₃组装的Bi//Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)软包电池提供了274.2 mAh g^-1的稳定容量，在1C和26℃下进行475次循环后，容量保持率达到94%。基于PSAMCE-AlF₃的半电池和全电池在-30至130℃下也显示出优异的电化学性能。

因此，这项工作报告了一种具有快速Na⁺传输和界面兼容的NFMCE，不仅解决了SIBs中固态电解质在宽温度范围内的离子传输缺陷，而且还消除了固态电解质和电极界面的工程问题。

图3. 宽温全电池性能

Fast Ion Conduction Nanofiber Matrix Composite Electrolyte for Dendrite-Free Solid-State Sodium-Ion Batteries with Wide Temperature Operation. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202930