室温非水系金属钠电池是具有成本效益和安全性的电化学储能可行的候选者。基于其使用传统的有机基非水电解质溶液会形成不能阻止正极和负极降解的界面相，因此其表现出较低的比能和较差的循环寿命。
在此，美国马里兰大学（UMD）王春生团队提出了盐-预盐（SIPS）电解质配方策略。在SIPS中，双（氟磺酰基）亚胺钠（NaFSI）盐溶解在双（三氟甲基磺酰基）亚胺钠（NaTFSI）盐的液体前体中，即N，N-二甲基三氟甲烷-磺酰胺，称为PreTFSI。
结果显示，在PreTFSI（SIPS5）电解质溶液中制备的0.5 M NaFSI的电化学稳定性高达6.7 V vs. Na|Na+，在2.0 mA cm-2和4.0 mAh cm-2 Na||Al电池配置中，Na沉积/剥离平均库仑效率达到99.7%。
通过在使用NaNi0.6Mn0.2Co0.2O2或硫化聚丙烯腈作为正极活性材料的Na金属和“无负极”纽扣和软包电池配置中测试SIPS5，证明了SIPS策略能够在高电池电位和适度的应用比电流下提高比放电容量和容量保持率，电池循环寿命可达1000次。
图1. SIPS电解液设计
总之，该工作证明了SIPS电解质策略对于各种高能Na基电池系统的电池设计是通用的。对于Na金属电极，疏钠性NaF SEI抑制Na枝晶生长，并有望稳定其他合金负极（如Sn和P）。
对于正极，该工作证明了NaF CEI可以稳定高容量SPAN和高电位NMC622正极。因此，SIPS电解质设计提供了一种先进的策略，可以使中SMBs在比能量密度、循环寿命、安全性和成本方面与LIBs竞争。
目前的SIPS5电解质的NaFSI浓度有限，为0.5 M；未来的工作重点是如何在相同的“SIPS”概念下将盐浓度提高到>1.0 M，从而提供更高的Na+离子电导率，延长电池的循环寿命和稳定性。
图2. 具有SPAN基正极的Na金属电池的电池性能
Salt-in-presalt electrolyte solutions for high-potential non-aqueous sodium metal batteries, Nature Nanotechnology 2025 DOI: 10.1038/s41565-024-01848-2
王春生 教授， 1996年博士毕业于浙江大学，目前为美国马里兰大学 R.F & F. R. Wright杰出讲座教授，马里兰大学-美国陆军实验室极端电池联合研究中心（CREB）的创始人，同时任马里兰大学一方的中心主任。AquaLith Advanced Materials公司的联合创始人。在Science, Nature, Nature Energy, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nature Chemistry, Joule等顶级期刊发表SCI论文300余篇，文章他引50000余次，H-index为124。自2018年以来为科睿唯安（Clarivate）全球高被引学者。2015年和2021年两次获得马里兰大学年度最佳发明奖。2021年获得ECS Battery Division Research Award。