在Na金属电池中构建稳定电解质是其中的关键技术，这是由于Na金属阳极的高反应活性和枝晶生长现象导致。有鉴于此，清华大学张强等报道了一种通过加入离子的范式和理性策略用于稳定Na金属电池的性能。作者通过第一性原理对加入离子对电极电位的影响，溶剂和离子结合后LUMO能级的降低，离子和溶剂之间的相互作用强度几个方面解释。结果显示Li⁺可能具有非常好的提升电池性能的作用，此外通过有限元模拟，in situ光学显微镜观察，电化学测试等方法验证了Na枝晶生长通过加入Li⁺得以缓解。作者认为这种离子掺杂策略能作为有效的设计高性能的安全、稳定Na金属电池的有效方式。

本文要点：

（1）

计算了Li⁺/Li，Na⁺/Na，K⁺/K，Mg²⁺/Mg，Ca²⁺/Ca，Cu²⁺/Cu，Zn²⁺/Zn，Al³⁺/Al几种离子加入情况在电池反应中的热力学性质（通过计算掺杂金属单质态、单质真空态、阳离子真空态、阳离子溶剂化等过程）。通过分子动力学方法对比计算了1.00 M NaPF₆ DME、NaPF₆ + 0.50 M LiPF₆ DME中的模拟结构区别及自由基分布情况。

（2）

作者发现Li⁺的加入显著改善了Na金属阳极附近的DME，通过静电屏蔽作用抑制了Na枝晶的生长。作者认为这种离子掺杂策略是一种新型的构建安全、稳定电池方法。

作者介绍

张强，清华大学长聘教授，曾获得国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、中组部万人计划青年拔尖人才、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship、2017年科睿唯安全球高被引科学家。担任国际期刊J Energy Chem编辑、Adv Mater Interfaces、Sci China Mater、Sci China Chem、Philos Trans A编委，Energy Storage Mater、Adv Funct Mater客座编辑。

http://www.chemeng.tsinghua.edu.cn/scholars/zhangqiang/index.htm

参考文献

Xiang Chen, Xin Shen, Ting-Zheng Hou, Rui Zhang, Hong-Jie Peng, Qiang Zhang*

Ion-Solvent Chemistry-Inspired Cation-Additive Strategy to Stabilize Electrolytes for Sodium-Metal Batteries, Chem 2020

DOI：10.1016/j.chempr.2020.06.036

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S245192942030317X