可充电钠氧(Na–O2)电池因其丰富的钠资源和高理论能量密度(1108 Wh kg–1)而被认为是一种极具潜力的高能存储设备。一系列准固体电解质不断被设计来抑制枝晶生长,以及由于Na–O2电池开放系统而导致的液体电解质挥发和泄漏风险。在此,南开大学陈军院士、严振华报道了一种具有聚偏二氟乙烯-六氟丙烯复合Nafion(PVDF–HFP@Nafion)的准固体聚合物电解质(QPE)和具有梯度亲钠结构的MXene基Na阳极(M-GSS/Na)。
本文要点:
1) QPE具有良好的阻燃性、锁液性和疏水性,其中Nafion的引入可以通过阻断阴离子的运动而导致高的Na+迁移数(tNa+=0.68),并促进富含NaF固体电解质界面的形成,从而在高电流密度下产生优异的循环稳定性。同时,M-GSS/Na阳极具有优异的枝晶抑制能力和循环稳定性。
2) 因此,在QPE和M-GSS/Na的协同作用下,构建的Na–O2电池运行更稳定,即在1000 mA g–1和1000 mAh g–1的80次循环后仍具有低电位间隙(0.166 V)。
Xin He et.al PVDF–HFP@Nafion-based quasisolid polymer electrolyte for high migration number in working rechargeable Na–O2 batteries PNAS 2024
DOI: 10.1073/pnas.2320012121
https://doi.org/10.1073/pnas.2320012121