安徽大学张朝峰、张龙海AEM：一种 50 μm 厚纤维增强含氟聚合物塑晶电解质助力先进固态钠电池实现高离子电导率与电压稳定性

本研究针对传统液态电解质在钠金属电池中存在的钠枝晶生长、易燃和泄漏等安全与稳定性问题，提出了一种通过原位聚合法制备的50 μm厚纤维增强含氟聚合物塑晶电解质。该电解质由含氟共聚物P(TFEMA-co-TEGDMA)、塑晶体系SN/NaClO₄、氟代碳酸乙烯酯(FEC)以及34 μm厚的聚乙烯纤维增强基底构成。研究背景在于固态聚合物电解质在室温下Na⁺传输动力学缓慢、界面稳定性差，限制了其应用。研究目的旨在通过引入含氟单元、塑晶剂和增强基体，优化电解质的离子电导率、电压稳定性和机械性能。结论表明，含氟共聚物破坏了塑晶有序结构，提升无定形相比例，降低了Na⁺结合能，实现了2.34 mS cm⁻¹的高室温离子电导率；富氟基团拓宽电化学稳定窗口至4.83 V，并形成稳定的无机富氟界面相；聚乙烯纤维基底提供8.50 MPa的拉伸强度，使电解质兼具高离子传导、宽电压窗口和优异力学性能。该电解质与多种正极（如Na₃V₄(PO₄)₃、普鲁士白等）兼容，组装的钠对称电池可稳定循环3000小时，磷酸钒钠体系在10 C下循环3000次后容量保持率达86.7%，为高性能固态钠金属电池提供了高效的电解质设计策略。