基于固態(tài)電解質(zhì)（SSE）的鈉離子電池（SIBs）雖然在高溫下是安全的，但在環(huán)境溫度下傳輸離子的能力較差，更不用說在低溫下。

江南大學(xué)黃鋒林等提供了一種簡單和可擴展的技術(shù)來構(gòu)建納米纖維基質(zhì)復(fù)合電解質(zhì)，以提高Na⁺傳輸和SIBs的界面兼容性。

圖1. 材料制備示意

具體而言，作者通過原位紫外光固化方法構(gòu)建了一種具有鹽解離和選擇性陽離子傳輸促進作用的軟硬耦合納米纖維基質(zhì)復(fù)合電解質(zhì)（NFMCE）。在聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基電解質(zhì)中引入2-（甲基丙烯酰氧基）乙酰乙酸乙酯（AAEM）和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA），由于酰基氨基（O=C-NH）和羰基（-C=O，-COOR）的鹽解作用和陽離子配位協(xié)同作用，可以有效改善Na⁺傳輸，增加Na⁺轉(zhuǎn)移數(shù)。

此外，聚合物基體的低玻璃化溫度與阻燃的二氧化硅納米纖維（SNF）確保了復(fù)合電解質(zhì)（PSAMCE）的低溫適應(yīng)性和高溫安全性能。更為創(chuàng)新的是，通過環(huán)保的磁控濺射在面向PSAMCE的負(fù)極界面上沉積了一層超薄的AlF3，以調(diào)節(jié)Na⁺通量并抑制枝晶的生長。通過無粘結(jié)劑的磁控濺射功能化工藝降低了涂層厚度，從而獲得了相當(dāng)?shù)哪芰棵芏取?/span>

圖2. 半電池性能

受益于上述優(yōu)勢，采用PSAMCE-AlF₃組裝的Bi//Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)軟包電池提供了274.2 mAh g^-1的穩(wěn)定容量，在1C和26℃下進行475次循環(huán)后，容量保持率達到94%。基于PSAMCE-AlF₃的半電池和全電池在-30至130℃下也顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

因此，這項工作報告了一種具有快速Na⁺傳輸和界面兼容的NFMCE，不僅解決了SIBs中固態(tài)電解質(zhì)在寬溫度范圍內(nèi)的離子傳輸缺陷，而且還消除了固態(tài)電解質(zhì)和電極界面的工程問題。

圖3. 寬溫全電池性能

Fast Ion Conduction Nanofiber Matrix Composite Electrolyte for Dendrite-Free Solid-State Sodium-Ion Batteries with Wide Temperature Operation. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202930