近日，我院卢章辉教授团队在钠金属电池快充电解液设计方面取得重要研究进展，相关成果以《Configuration-Entropy-Driven Electrolyte with Anion-Enhanced Solvation Structures for Fast-Charging Sodium Metal Batteries》为题发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》。江西师范大学为第一完成单位，我院青年教师黄民松博士、研究生胡帆和温祖标副教授为本文共同第一作者，卢章辉教授和上海大学施思齐教授为本文通讯作者。
钠金属电池因资源丰富、成本低廉、能量密度高等优势而被视为下一代储能技术的有力竞争者。然而，传统碳酸酯电解液难以形成稳定的电极/电解质界面层，严重制约了钠金属电池的快充性能和循环寿命。为解决上述问题，科研人员尝试了高浓度电解质、弱溶剂化溶剂等多种策略，但往往难以在“高离子电导率”与“稳定的电极/电解质界面层”之间实现理想的平衡。
图1 构型熵驱动的电解液设计策略
针对这一关键难题，卢章辉教授团队创新性地提出了“构型熵驱动”的电解液设计策略。研究团队通过在传统碳酸酯电解液中引入强溶剂化共溶剂环丁砜（TMS）和硝酸根离子（NO3-），显著提升了电解液溶剂化结构的多样性。理论计算与实验表征证明，该新型电解液中的溶剂化结构种类高达75种，对应的构型熵（ΔSconf）高达33.09 J mol-1 K-1，显著高于传统碳酸酯电解液（24.28 J mol-1 K-1）。高构型熵的溶剂化结构不仅提高了电解液的离子电导率，更诱导形成了富含Na3N、NaNxOy等无机物的稳定电极/电解液界面层。因此，基于该电解液的Na||Na3V2(PO4)3电池在60 C的超高倍率下充放电循环10,000次后，容量保持率仍高达98.2%，表现出卓越的快充性能和循环稳定性。该研究从溶剂化构型熵的新视角为高性能电解液设计提供了全新思路，对推动钠金属电池的实际应用具有重要意义。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202524686
[三审三校：黄民松 胡晓玉 钟声亮]
