钠离子电池凭借丰富的钠储量，成为电能存储领域最具潜力的候选方案之一。尤其是钠基双离子电池（SDIBs），在高工作电压（约5.0 V）、高功率密度以及潜在的低成本方面表现出显著优势。然而，在高充电状态下，电极界面处不可避免的电解质分解以及溶剂分子的共插层问题，阻碍了其发展。
在此，华中农业大学曹菲菲、徐艳松等人通过调控包括阳离子和阴离子在内的电荷载体的溶剂化结构，创建并提出了一种高盐浓度微环境。这种微环境能够维持具有高抗氧化性的接触离子对和离子聚集体，并提供高离子电导率。
基于此，钠基双离子电池实现了卓越的高压循环稳定性，在10000次循环后容量保持率达81%，并且电池展现出了改进的倍率性能，在100 C的倍率下仍能保持97.4 mAh g⁻¹的比容量。
图1. 使用LCE和EEFT电解质的Na||石墨SDIBs的电化学性能
总之，该工作提出了一种EEFT电解质，以应对高压SDIBs中电解质氧化分解以及正极-电解质界面不稳定的难题。该策略的关键在于调整阴离子的溶剂化结构，以构建稳定的CEI，此界面主要由盐分解产生的无机NaF主导，而非溶剂分解产物。均匀且薄的CEI膜不仅具备良好的电化学稳定性，能保护正极免受副反应影响，并防止溶剂共插层，从而在高充电状态下实现可逆的阴离子插层，还能实现快速的阴离子去溶剂化过程，使阴离子能够快速插层和脱出石墨，具备快速动力学性能。
基于此，使用EEFT电解质的SDIBs展现出卓越的倍率性能，即便在100 C的高倍率下，仍能保持94.7 mAh g⁻¹的高容量，并且在20 C下循环10000次后，仍可维持80.1 mAh g⁻¹的高容量。石墨||PEC-1300双碳SDIBs全电池在4000次循环后，容量保持率高达96.4%。因此，该工作凸显了调控电解质溶剂化结构对于构建稳固的电极-电解质界面的重要性，为开发高性能高压钠基电池提供了一种可行途径。
图2. 石墨||PEC-1300双碳SDIBs的电化学性能
Constructing Anion Solvation Microenvironment Toward Durable High‐Voltage Sodium‐Based Batteries， Advanced Materials 2025 DOI: 10.1002/adma.202416748
曹菲菲 女，华中农业大学化学学院教授，博士生导师，院长，国家优秀青年基金获得者。主要从事新型电化学能源材料的研究工作。主持国家优青/面上、湖北省杰青等项目。在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊上发表多篇论文。获湖北省自然科学二等奖（第一完成人）、中国电化学青年奖等。任湖北省化学化工学会副理事长、中国农业化学专业委员会青年委员等。