郑州大学「国家高层次人才」付永柱副院长/唐帅最新Nature子刊丨调控分子间作用实现宽温钠金属电池！

本文针对宽温钠金属电池在极端温度下面临的挑战，设计了一种新型弱溶剂化醚类溶剂DX和MDX，通过增强分子间相互作用提高了沸点，同时保留了弱溶剂化特性。研究背景在于传统弱溶剂化溶剂沸点低、挥发性高，存在高温安全隐患；常规电解液在低温下离子电导率和脱溶剂化过程受阻，高温下界面不稳定。研究目的是开发兼具低挥发性和弱溶剂化能力的新型溶剂，以实现宽温钠金属电池的稳定工作。结论表明，基于DX/MDX的电解液在-40至70°C宽温范围内表现出优异的电化学性能：Na||Na对称电池在低温下稳定循环2000小时，Na||NVP电池在50°C和-40°C下循环500次后仍保持可逆容量。研究首次揭示了溶剂分子间相互作用在低温脱溶剂化动力学中的关键作用，与离子-溶剂相互作用共同决定脱溶剂化能垒；溶剂化鞘层随温度自适应转变，低温下弱溶剂化溶剂进入鞘层有效降低脱溶剂化能垒，但过强的分子间相互作用会导致溶剂团簇或冻结。该工作为宽温钠金属电池的电解液设计提供了理论指导和简便策略。