鈉比鋰具有資源豐富和成本低廉兩大優(yōu)勢，這使得鈉金屬電池（SMB）成為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)極具競爭力的候選者。然而，其應(yīng)用受到電解液與鈉之間的副反應(yīng)及枝晶生長等挑戰(zhàn)的阻礙。
在此，澳大利亞伍倫貢大學(xué)吳超、西湖大學(xué)文燎勇等人報(bào)道了用于SMB的雙隔膜內(nèi)雙電解質(zhì)（表示為D-e@PP/S-e@GF）的獨(dú)特設(shè)計(jì)，即由聚丙烯隔膜（PP，Ceglard 2325）承載的貧二甘醇二甲醚基電解質(zhì)和由玻璃纖維（GF）隔膜承載的環(huán)丁砜基電解質(zhì)，能有效防止鈉枝晶生長并抑制副反應(yīng)。這種獨(dú)特的D-e@PP/S-e@GF設(shè)計(jì)提供了多種優(yōu)勢：
i）D-e@PP層顯著減少了S-e和金屬鈉之間的副反應(yīng)；
ii）D-e@PP層避免了GF對(duì)Na金屬表面平整度的破壞，從而形成了穩(wěn)定的SEI膜；
iii）D-e@PP/S-e@GF電解質(zhì)層與高壓正極材料具有良好的相容性，從而實(shí)現(xiàn)了鈉負(fù)極與高壓正極的耦合；
iv）D-e@PP/S-e@GF的所有組件都是可商購的，并且易于擴(kuò)展以制造SMB。
因此，D-e@PP/S-e@GF使鈉負(fù)極在高可逆性和長期循環(huán)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。電化學(xué)測試結(jié)果表明，Na||Cu電池顯示出560次的長循環(huán)，平均 CE高達(dá)97.22%，且Na||Na對(duì)稱電池在1 mAh cm-2下重復(fù)電鍍/剝離超過1900 小時(shí)。作為概念驗(yàn)證，作者組裝了以磷酸釩鈉（NVP）為正極、截止電壓高達(dá)4.3 V的SMB。
基于De@PP/Se@GF的全電池具有出色的循環(huán)性能，在 3000次循環(huán)中的平均容量為75.3 mAh g-1，容量保持率高達(dá)88.4%。此外，基于普魯士藍(lán)（PB）正極的全電池也表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性?？傊@種雙隔膜內(nèi)雙電解質(zhì)的獨(dú)特設(shè)計(jì)為高性能SMB的開發(fā)提供了一些新的指導(dǎo)和視角，未來可通過用更薄的隔膜代替厚的GF或研究不同電解質(zhì)之間的溶劑化化學(xué)來進(jìn)一步改善其性能。
圖2. Na/NVP全電池在不同隔膜/電解質(zhì)中的電化學(xué)性能
Towards Stable Sodium Metal Battery with High Voltage Output through Dual Electrolyte Design, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.03.040
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