液态和聚合物电解质体系中易燃有机溶剂与聚合物基体的燃烧风险，以及室温离子电导率不足、钠枝晶抑制能力差等关键问题，严重阻碍了钠金属电池（SMBs）的实际应用。
在此，陕西科技大学黄文欢团队设计了一种氟化聚合物膜（PCUF），集成了钠盐负载、增强离子解离和阻燃功能，兼容高安全性钠金属电池系统。吸电子氟原子的存在促进了高氯酸锂/钠的解离，并实现高效离子传输。
PCUF膜表现出卓越的离子电导率（σNa+ = 2.590 × 10−4 S cm−1，σLi+ = 2.413 × 10−4 S cm−1）和迁移数（tNa+ = 0.910，tLi+ = 0.804）。Na|PCUF|Na3V2(PO4)3电池在1 C倍率下循环2000次后仍保持81.3 mAh g−1的稳定比容量，并在25~85 °C宽温范围内性能稳定（>400次循环）。
此外，基于PCUF组装的电池在0.5 C充放电倍率下循环4000次后仍保持优异的循环稳定性。热失控测试表明，PCUF膜相比PCU膜具有更高的起始温度和更强的阻燃性能，这源于其热分解过程中产生的含氟自由基（F·）可有效抑制链式反应中高活性自由基向气相迁移。
图1. 电池性能
总之，该工作通过将氟功能化MOF材料引入PVDF-HFP聚合物中，开发了一种兼具高热稳定性和机械性能的聚合物膜。该先进聚合物电解质通过阴离子捕获效应促进钠离子快速传输，并确保电极界面钠离子均匀分布，有效调控钠电极界面SEI组分（NaCl与NaF），抑制钠枝晶生长，避免电池热失控行为。
此外，高温燃烧时产生的氟自由基进一步降低了电池起火风险。PCUF膜展现出优异的电导率（σNa+ = 2.590 × 10−4 S cm−1）和高钠离子迁移数（0.910），使得基于PCUF的Na|NVP准固态电池在2000小时内过电位仅为58.6 mV，并在1 C倍率下循环2350次后仍保持78.1 mAh g−1的比容量，库仑效率超过99%。组装的软包电池在高温和机械滥用等极端条件下表现出卓越的安全性。
因此，该项工作为开发耐高温、阻燃、高能量密度且安全的钠金属准固态电池提供了有效策略，为苛刻应用场景下更可靠、耐用的储能解决方案开辟了新途径。
图2. 热失控测试
Nonflammable Polyfluorides-Anchored Quasi-Solid Electrolytes by Chemical-Crosslinking for High-Safety Sodium Metal Battery, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202507147
黄文欢 博士 陕西科技大学化工学院（分管科研、研究生、国际交流）入选“2023年度全球前2%顶尖科学家榜单”，陕西省特支计划-青年拔尖人才、陕西省“科学家+工程师”创新团队首席科学家、陕西省科技新星，近年来主持国家项目2项、省部级各类科研项目9项、教学项目3项，获得陕西省高校科学技术奖一等奖（第1完成人）1项，陕西省人才计划项目2项。在Angew Chem. Int. Ed.、Advanced Materials、Advanced Science、Nano-Micro Letters、Carbon Energy、Matter、Journal of Materials Chemistry A、Energy & Environmental Materials、Chemical Engineering Journal等国际期刊上发表SCI论文50余篇，其中受邀撰写综述6篇，高被引论文6篇，热点论文2篇。