周德重/唐伟/彭成信AFM：凝胶聚合物电解质助力钠金属电池1000次循环！

在恶劣温度下工作的快充和高能量密度固态钠金属电池(SMBs)是迫切需要最先进的二次电池。然而，不良的界面接触和受温度限制的离子电导率仍然阻碍了SMBs的真正商业化。通过原位互锁界面构建3D离子扩散通道可以有效解决这些瓶颈。

西安交通大学周德重、唐伟、上海理工大学彭成信等通过将三丙烯酸三羟甲基丙酯(TMPTA)引入常规电解质中，开发了一种原位固化凝胶聚合物电解质(GPE)。

图1 GPE的表征和原位聚合机理

所制备的GPE不仅表现出可在通用温度下（0 至 60 °C）工作的高离子电导率（7.16×10^-4 S cm^-2），而且赋予电极与电解质之间良好的界面接触，并且具有高达4.7 V的宽工作电位。重要的是，GPE促进了高度稳定的柔性SEI的形成，从而显著提高了钠金属沉积/剥离的稳定性。

此外，原位凝胶化策略可以促进GPE在正极中的集成分布，以创建优异的3D离子导电网络，因此可与13.01 mg cm⁻²超高负载的高压正极成功配对以开发实用的固态电池。

图2 Na|GPE|NMT在室温下的电化学性能

得益于上述优势，基于原位GPE的固态SMBs(Na|GPE|P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_1/3Ti_1/3O₂)在60 °C下表现出非凡的长期循环稳定性，在1 C下经过1000次循环后容量保持率为80%，并且具有出色的温度适应性，即使在0 °C下，与0.1 C时相比，1 C时的倍率容量保持率为90%。

此外，即使质量负载从3.08 mg cm^-2增加到高达13.01 mg cm^-2，Na|GPE|NMT电池的容量仍可达到97%。这项工作为 GPE 设计开辟了新途径，有利于开发高能量密度固态电池。

图3 Na|GPE|NMT在60℃下的电化学性能

Approaching Practically Accessible and Environmentally Adaptive Sodium Metal Batteries with High Loading Cathodes through In Situ Interlock Interface. Advanced Functional Material 2022. DOI: 10.1002/adfm.202111314

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周德重/唐伟/彭成信AFM：凝胶聚合物电解质助力钠金属电池1000次循环！

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