雷丹妮教授、王成新教授团队在钠金属电池电解液领域取得进展

       钠金属电池凭借钠资源丰富、成本低廉、理论比容量高、氧化还原电位适宜等优势，有望成为锂离子电池的补充体系。但其产业化进程受限于钠金属负极较差的界面稳定性。传统固体电解质界面（SEI）结构疏松、力学性能不足，循环过程中易反复破裂重构，诱发钠枝晶无序生长、加速电解液不可逆分解，造成电池库仑效率降低、内部极化加剧、容量快速衰减，严重制约了钠金属电池的实用化发展。

       目前，钠金属电池主流改性策略各有弊端：钠负极表面修饰与电解液溶剂优化虽可改善界面问题，但存在工艺复杂、成本高、材料相容性差等工业化瓶颈。低浓度电解液添加剂改性成本低、适配现有工艺，应用潜力更优，但现有有机添加剂功能单一，仅能单独调控钠离子去溶剂化动力学与沉积热力学行为。因此，开发兼顾双重改性效果的添加剂，是推动钠金属电池从实验室研究走向产业化的关键。

       中山大学材料科学与工程学院雷丹妮教授、王成新教授团队长期致力于铝基纳米材料的可控制备与功能化应用基础研究，依托前期在铝基纳米材料领域取得的重要成果（Science, 2017,355, 267），实现了铝基纳米材料的低成本批量制备，并从原子、分子维度精准调控其微观结构与理化特性。利用该材料的配位活性，成功开发出一系列降本增效的锂电池电解质体系，并构建了专利池，为解决电池界面稳定性难题提供了全新的设计策略与技术路径（Nature Communications, 2022, 13,1297; National Science Review, 2025, 12, nwaf182；Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202506662）。

       近日，研究团队进一步将上述研究思路拓展至钠金属电池：在传统电解液中引入溶剂配位型添加剂四甲氧基锗Ge(OCH3)4（1 vol%）。该添加剂不仅能削弱钠离子与溶剂之间的配位作用，加快钠离子迁移动力学，还可以在金属钠表面原位构筑含锗/氧化锗的SEI，降低金属钠的成核能垒。这种双重作用能够实现钠离子均匀成核与沉积。测试结果表明，Na||Na对称电池在10 mA cm−2高电流密度下可稳定循环3500圈。此外，Na3V2(PO4)3||Na全电池在20 C条件下稳定循环4400圈，容量保持率可达93.3%，在高达100 C条件下稳定循环1000圈，容量几乎没有衰减，超过同时期报道的水平。本研究为高性能钠金属电池电解液体系的开发提供了独特思路。

       该工作以“Coordination Chemistry Enabled Multifunctional Electrolytes for High-Rate and Long-Cycle Sodium-Metal Batteries”为题在线发表在期刊Advanced Energy Materials上(DOI：https://doi.org/10.1002/aenm.71442）。我院2022级博士研究生邹笑为论文第一作者，共同通讯作者是王成新教授及其团队雷丹妮教授。中山大学材料科学与工程学院为论文唯一完成单位。该研究工作得到国家自然科学基金以及中山大学测试中心的大力支持。

图1 Ge(OCH3)4的作用机理及其对钠金属电池的性能提升效果

初审：袁湛楠

审核：田雪林、许俊卿

审核发布：李伯军