2026-06-16
宁波东方理工大学陈璞院士&辽师大李国辉教授&上硅所支键研究员:磷酸盐键合高氯酸盐超结构实现能量密集且超稳定的水系钠离子电池
为应对规模化储能对电池安全性、成本及循环寿命的迫切需求,突破水系钠离子电池在能量密度与界面稳定性方面的关键瓶颈,研究团队提出了一种基于磷酸键合高氯酸(PBP)超结构的电解质策略:通过在NaClO4-H2O电解液中引入磷酸三甲酯(TMP)构建独特的溶剂化结构,同步实现了正极钠离子迁移动力学的增强与负极稳健固态电解质界面(SEI)的原位形成。得益于PBP超结构对自由水的限制及对钠离子溶剂化结构的调控,该电解质不仅将电化学稳定窗口拓宽至约3.2 V,更有效促进了Na+的高效、可逆嵌入/脱出。研究揭示,该电解质使NaMnO₂正极在50 mA g-1电流密度下发挥出198.21 mAh g-1的高比容量,并驱动全电池实现82.31 Wh kg-1的能量密度(基于电极活性物质质量)。组装的NaMnO2//NaTi2(PO4)3全电池在室温下循环200次(运行超过1440小时)后容量保持率高达92.59%,在-20°C低温下仍能保持82.91 mAh g-1的容量,展现出卓越的循环耐久性与环境适应性。多种表征与分子动力学模拟进一步揭示了TMP与水分子间的相互作用机制,及其在促进Na+去溶剂化与引导形