来源：无负极电池前沿

【研究背景】

核心问题：

安全隐患：传统凝胶电解质（GPE）聚合物骨架易燃（SET>35秒）

界面腐蚀：磷系阻燃剂（如TEP）腐蚀钠金属负极，导致：电解质持续分解、钠枝晶生长

性能权衡：现有方案（添加无机颗粒/阻燃聚合物）牺牲离子电导率（通常<0.5 mS cm⁻¹）

领域需求：

需兼具高安全性（阻燃）、高界面稳定性（抑制枝晶）、高离子传输的GPE设计策略

【成果简介】

南开大学焦丽芳&金婷等通过构建ETPTA聚合物骨架/碳酸酯共溶剂协同缓释体系，在抑制TEP腐蚀钠负极的同时形成富NaF界面层，实现1600小时钠对称电池循环及4000周全电池稳定运行。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。

【本文要点】

要点1: 将药物“缓释胶囊”概念引入电解质设计

胶囊壳 → 不溶性ETPTA聚合物骨架（封装TEP）

分散剂 → 碳酸酯共溶剂（PC/FEC）调控TEP释放

要点2:协同机制

缓释阻燃：TEP分解释放PO·自由基淬灭火焰（SET≈0秒）

要点3: 界面优化

FEC优先还原形成富NaF SEI层（NaF峰强度显著高于LE）

微量TEP诱导钠(100)晶面择优取向，抑制“死钠”

要点4: 性能突破

超长循环：钠对称电池>1600小时（0.2 mA cm⁻²）

高电压兼容：4.5V NVPOF正极稳定循环500周

【文献信息】

Co-sustained Release Strategy of Nonflammable Gel Polymer Electrolytes Enables Long-Life Sodium Metal Batteries

Huiting Yang, Yanjin Chen, Wenyue Tian, Shaohui Yuan, Pei Liu, Qinglun Wang, Ting Jin,* Lifang Jiao*

Angew. Chem. Int. Ed., 2025, https://doi.org/10.1002/anie.202506349

【图文导读】

图1：TEP含量对钠金属负极界面的影响示意图（包括枝晶、界面腐蚀、晶面取向）及类胶囊结构GPE的协同缓释效应

图2：a) GPE制备流程；b) GPE的SEM图、光学照片及元素分布；c) GPE元素Mapping；d) ETPTA单体及GPE固化前后的FTIR谱；e) GPE与INGPE的自熄时间测试；f) AFM测得的杨氏模量

图3：a) 不同物质的FTIR谱；b) LE、GPE及固体NaPF₆的Raman分析；c) GPE与LE的²³Na NMR谱；d) 溶剂、单体及其钠络合物的HOMO/LUMO能级

图4：a) GPE与LE的氧化电位；b) GPE的计时电流曲线及阻抗变化（插图）；c) GPE与LE离子电导率的阿伦尼乌斯拟合；d) 0.2 mA cm⁻²/0.2 mAh cm⁻²下钠沉积/剥离曲线；e) 不同电流密度下的倍率性能；f) 0.5 mA cm⁻²/0.5 mAh cm⁻²下的循环曲线

图5：a) 循环后钠负极F 1s的XPS谱（LE vs GPE）；b) P 2p的XPS谱；c) F/P原子比统计；d) LE的¹⁹F NMR谱（HF特征峰范围插图）；e) 不同电解质下的非原位XRD；f) TEP与钠晶面的结合能计算

图6：a) NVP@C/Na全电池在200 mA g⁻¹下的循环性能；b) 不同循环圈数的充放电曲线；c) GITT测试的Na⁺扩散系数；d) 半固态电解质性能对比；e) NVPOF/Na在4.5V下的循环；f) 软包电池循环性能；g) 软包电池在压扁、折叠、剪切状态下的破坏性测试