昆明理工大学梁风教授、熊仕昭教授，ACS Energy Letters：超快UV固化实现固态钠金属电池稳定界面

第一作者：李付鹏

通讯作者：熊仕昭*，梁风*

单位：昆明理工大学

引入固态电解质来开发高能量密度、高安全性钠基电池被认为是最有效的策略之一。然而，低离子电导率的固态电解质、及电极与电解质之间差的界面相容性阻碍了固态钠金属电池的实际应用。固态电解质的低离子电导率增加了电池内阻，降低了离子传输效率，电极/电解质界面稳定性不足和差的固固接触，通常导致更大界面阻抗，限制界面离子传输，加剧枝晶生长，恶化电池性能。为解决上述问题，以单一目标目提高固态电解质离子电导率或增强电池正极（负极）界面稳定性已取得了显著进展。然而，由于正负极两侧界面面临着截然不同的挑战，目前尚缺乏能够同时满足高性能固态钠金属电池正负极要求的研究工作。

基于此，昆明理工大学梁风教授团队提出一种紫外光高效固化制备高离子电导复合固态电解质的新策略，可在45秒内实现复合固态电解质的快速制备。并通过溶剂化结构调控和原位固化同时构建稳定的界面相和紧密界面。有效抑制了电池枝晶生长及界面反应，降低了电池界面阻抗，实现电池长循环寿命。Na||NVP电池在2 C电流密度下展现出102 mAh g^–1的比容量，循环2100次后容量保持率高达91.2%，与同类固态电池相比具有明显优势。该策略为固态电解质的高效制备和固态钠金属电池界面兼容性改善提供了新思路，助力固态钠金属电池的商业化。

图1. 一体化固态钠金属电池的制备过程和稳定界面实现原理

通过高效UV照射实现电解质45秒内完成固化，无溶剂挥发过程促使复合固态电解质表面平整，内部致密，具有良好拉伸性能；此外，有机-无机复合降低了聚合物的结晶度，电解质离子电导率高达0.59 mS cm^–1。

要点二：溶剂化调控设计富NaF界面相

引入FEC成功设计了竞争溶剂化结构，削弱了Na⁺与有机溶剂的溶剂化能力，促使更多FSI^–参与溶剂化配位，使得配位环境更趋向于形成CIP和AGG；在溶剂化壳层内，具有较低LUMO的FEC靠近钠金属负极时优先还原，在表面形成富NaF的SEI，实现Na||Na对称电池循环2800 h无枝晶生长，Na||NVP全电池循环500次后基本无容量损失。

要点三：电极/电解质一体化构建紧密接触界面

设计电极/电解质一体化紧密接触界面，电池界面阻抗显著降低，电池在2C倍率下比容量高达102 mAh g^–1；同时，电解质的弹性为电池循环过程中体积应变提供了缓冲，电池展现了2100次循环后高达91.2%的容量保持率。

Ultrafast UV Curing Enabling A Stable Interphase and Interface for Solid-State Sodium−Metal Batteries

熊仕昭，昆明理工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，先后主持国家自然科学基金面上项目、青年项目、云南省“兴滇英才”青年人才专项、瑞典能源局规模储能专项，作为主要负责人承担欧盟石墨烯旗舰项目锂硫电池子课题、欧盟电池2030+旗舰项目固态电池子课题等多项课题。以第一作者/通讯作者在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.等学术期刊上发表论文100余篇，代表性工作入选瑞典皇家工程科学院2023年度进展。

李付鹏，昆明理工大学2023级直博生，主要研究方向为固态电解质开发及界面改性。主持云南省博士生服务产业专项项目1项，全国大学生创新创业训练计划国家级项目1项。以第一作者在ACS Energy Lett.，Energy Storage Mater.上发表论文2篇。以第一/第二发明人申请专利10件，其中PCT1件；荣获博士研究生国家奖学金，以项目负责人获中国国际大学生创新大赛银奖等国家级竞赛奖项5项。

课题组主要研究方向为等离子体制备与改性功能材料、钠基电池及关键材料制备等方向的研究。隶属于真空冶金国家工程研究中心，团队先后入选科技部重点领域创新团队、“国家高层次人才”创新团队、全国高校黄大年式教师团队、云南省创新团队、云南省顶尖团队，荣获“全国专业技术人才先进集体”和全国“工人先锋号”等称号。

课题组常年招收材料理论计算、机器学习辅助材料设计等相关专业青年工作人员（事业编），熟悉电化学及电池方向理论计算者优先。