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为解决钠金属电池（SMBs）钠金属高反应性、界面不稳定及火灾风险问题，研究人员以 TTE 为交联剂、PFPN 为阻燃剂，原位聚合制备 TPQSE。其室温离子电导率达 2.109 mS cm?1，Na+迁移数 0.570，对称电池循环超 4510 h，为高安全高性能 SMBs 提供新路径。
在全球能源转型的浪潮中，锂离子电池凭借高能量密度和轻量化优势已广泛应用于各类场景，但锂资源的稀缺性与日益增长的需求之间的矛盾愈发突出，严重制约了其在大规模储能和低速电动汽车等领域的可持续发展。在此背景下，钠金属电池（Sodium Metal Batteries, SMBs）因钠资源丰富、能量密度高且成本低廉，成为极具潜力的替代方案。然而，SMBs 的商业化之路并非坦途，钠金属的高反应活性使其与传统液态电解质接触时易发生界面反应，导致电化学稳定性不佳；同时，钠枝晶的无序生长和易燃液态电解质的泄漏问题，更是带来了电池失效、火灾甚至爆炸的安全隐患，这些难题极大地阻碍了 SMBs 的实际应用。
为破解上述困境，研究人员将目光投向了准固态电解质（Quasi-Solid-State Electrolytes, QSEs）。准固态电解质有望抑制钠枝晶生长和钠金属 anode 的界面反应，同时消除液态电解质的泄漏与燃烧风险，是提升电池安全性的重要方向。但现有固态电解质存在制造成本高、界面兼容性差、室温离子电导率低等问题，因缺乏流动性难以渗透到电极内部形成有效导电网络，限制了离子在电解质与电极间的传输。而原位聚合固态电解质凭借良好的界面接触和低界面阻抗受到关注，其中 1,3 - 二氧五环（1,3-dioxolane, DOL）单体因高离子电导率和低粘度脱颖而出，其原位开环聚合形成的聚 1,3 - 二氧五环（poly (1,3-dioxolane), PDOL）可拓宽电化学稳定窗口并延长循环寿命，且能在室温下无需额外催化剂进行，减少了高温自由基聚合带来的缺陷。不过，PDOL 基电解质仍存在残余单体和低聚物易燃、耐电压性差及机械强度不足难以阻枝晶等问题，通过交联网络改性成为改善其性能的关键策略。基于此，研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Journal of Energy Chemistry》。
该研究主要采用的关键技术方法包括：以三（五氟苯基）硼烷（tris (pentafluorophenyl) borane, TFB）为引发剂，通过 1,3 - 二氧五环（DOL）、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（trimethylolpropane triglycidyl ether, TTE）和乙氧基（五氟）环三磷腈（ethoxy (pentafluoro) cyclotriphosphazene, PFPN）的开环聚合反应，在室温下原位制备 TPQSE 电解质；对制备的 TPQSE 进行离子电导率、Na+迁移数、电化学窗口等基本电化学性能测试；构建 Na||TPQSE||Na 对称电池和 Na||TPQSE||Na3V2(PO4)3（NVP）电池，进行长期循环稳定性和倍率性能测试，以评估电解质的实际应用效果。
TPQSE 的设计与制备
研究人员通过室温原位聚合方法成功制备了 TPQSE 电解质。TTE 凭借其含有的三个环氧基团具有高交联活性，在 TFB 引发剂作用下与 DOL 发生共聚反应，形成交联网络骨架；液态的 PFPN 能够充分渗透到电极表面的孔隙中，并在聚合过程中逐渐转化为准固态，这一设计为电解质赋予了良好的结构稳定性和界面接触性能。
TPQSE 的性能优势
制备的 TPQSE 展现出优异的综合性能。在电化学性能方面，其室温离子电导率高达 2.109 mS cm?1，为离子传输提供了高效通道；Na+迁移数达到 0.570，有效减少了浓差极化现象；电化学窗口扩展至 4.805 V，能够适配高电压 cathode 材料。在安全性能上，多功能 PFPN 通过形成凝聚相致密炭层的阻隔作用和捕捉气相自由基的淬灭稀释作用，实现了灭火性能，大幅降低了电池的火灾风险。
电池循环稳定性表现
基于 TPQSE 的电池表现出卓越的循环稳定性。Na||TPQSE||Na 对称电池在循环测试中展现出长达 4510 h 的稳定循环性能，表明该电解质能有效抑制钠枝晶生长并维持 anode 界面的稳定。Na||TPQSE||NVP 电池同样表现出色，不仅具有优异的倍率性能，还实现了≥2300 次的长期稳定循环，充分验证了 TPQSE 在实际电池体系中的应用潜力。
界面稳定性机制
TPQSE 能构建稳定的电极 - 电解质界面。其交联网络结构与 TPDOL、PFPN 独特的溶剂化特性，在促进 Na+去溶剂化的同时提升了电解质的抗氧化稳定性；PFPN 的引入促使在电极与电解质之间形成均匀、致密且富含无机成分的 cathode 电解质界面相（cathode electrolyte interphase, CEI）和固态电解质中间相（solid electrolyte interphase, SEI），有效减轻了电极表面的副反应，保护了电极结构完整性，显著增强了界面稳定性。
综上所述，本研究通过室温原位聚合技术，以 TTE 为交联剂、PFPN 为阻燃剂成功制备了具有灭火性能的交联准固态电解质 TPQSE，为钠金属电池的发展提供了重要突破。该电解质不仅解决了传统钠金属电池面临的高反应性、界面不稳定和火灾安全风险等关键问题，还通过优异的离子电导率、Na+迁移数和宽电化学窗口，保障了电池的高倍率性能和长期循环稳定性。其阻燃机制与界面调控策略为设计安全、高性能的准固态钠金属电池（Quasi-Solid-State Sodium Metal Batteries, QSSMBs）提供了全新思路，推动了钠金属电池在大规模储能和低速电动汽车等领域的实用化进程，具有重要的科学价值和应用前景。
