全固態鈉金屬電池因其高能量密度與高安全性被視為下一代儲能體系的重要方向,但基于聚環氧乙烷(PEO)的固態聚合物電解質長期受限于離子電導率低、陽離子遷移數不高等問題。傳統方法雖嘗試引入金屬有機框架(MOFs)、共價有機框架(COFs)等納米填料以優化離子傳輸,但仍面臨填料團聚、傳導路徑不連續、高分子聚合物難以充分進入納米孔道等挑戰,導致離子遷移效率低下,制約了其實際應用。
近日,江南大學劉天西教授、陳蘇莉副教授團隊與合作者提出一種“快速離子導體多尺度納米限域”新策略,成功實現了復合聚合物電解質中鈉離子的連續高通量傳輸。該工作將尺寸匹配的聚乙二醇(PEG)限域于新型富硼共價有機框架(BCOF)納米管中,并嵌入PEO基質,利用路易斯酸堿作用構建起貫通的多級離子通道,同時弱化鈉離子與聚合物的配位作用,從而大幅提升離子遷移效率。所制備的BP-CPE電解質在60°C下離子電導率達1.99 mS cm?1,鈉離子遷移數高達0.89,組裝的對稱電池穩定循環超過3200小時,全電池在近室溫條件下仍展現優異循環穩定性。相關論文以“Fast-Ion-Conductor Multiscale Nanoconfinement Overcomes Ion-Transport Limitations in All-Solid-State Sodium Batteries”為題,發表在Advanced Materials上。
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