碱金属负极如金属锂，金属钠具有超高的比容量及低的氧化还原电势，成为了近年来研究者们的研究重点。其中，钠金属电池有望与锂金属电池竞争，但其应用取决于电解液对钠金属负极和正极的稳定性。
在此，麻省理工学院李巨团队提出了混合溶剂电解液（Hybrid Solvating Electrolytes, HSEs），其由钠盐的强溶剂和弱溶剂组成，用于调节溶解度、溶剂化结构和电化学分解特性。
基于此，作者制备了50种HSEs，验证了溶剂选择要求以及盐/溶剂类型与混合物性能之间的相关性，包括氧化稳定性、库仑效率和循环过电位。其中，由弱溶剂N,N-二甲基三氟甲磺酰胺（DMTMSA）和强溶剂四氢呋喃（THF）组成的模型混合溶剂表现出强烈的超越混合规则效应，在与Na3V2(PO4)3和Na0.44MnO2正极以及钠金属负极配对时展现出极其稳定的循环性能。
图1. 混合溶剂电解液的电化学性能
总之，该工作证明了混合溶剂电解液（HSEs）能够实现快速激活，即使在实际的电流密度（约3.0 mA cm⁻²）下循环时，也能保持低过电位和高可逆性，与最近为钠金属电池（SMBs）提出的先进电解液相比，这种性能无法通过单一溶剂实现。基于50种HSEs的研究，作者揭示了强溶剂和弱溶剂的选择标准及其对氧化稳定性和循环极化的影响。随着高熵电解液能够提升电化学性能，开发具有多种盐和共溶剂的HSEs可能是一个有前景的方向。此外，HSEs的设计原理也可以应用于其他可充电电池、液流电池和使用液体电解液的电化学电池。
图2. 混合溶剂电解液的通用设计策略
Hybrid solvating electrolytes for practical sodium-metal batteries, Joule 2025 DOI: 10.1016/j.joule.2024.101811