气相二氧化硅增强PVDF-HFP电解质实现超长循环固态钠金属电池

为解决PVDF-HFP基固态钠电池中NaTFSI盐导致铝集流体腐蚀、界面稳定性差等问题，研究人员通过引入气相二氧化硅(F-SiO2)填料，开发出具有4.99 V vs Na+/Na氧化稳定窗口的新型电解质。该材料通过抑制TFSI-分解和迁移，显著提升钠对称电池(480 h循环)和Na3V2(PO4)3全电池(1000次循环77.35%容量保持率)的循环性能。

　　

聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)基固态钠电池以其卓越的安全性和能量密度，成为液态锂离子电池的有力竞争者。然而传统体系中的双三氟甲磺酰亚胺钠(NaTFSI)电解质会在高压下腐蚀铝集流体，且存在界面稳定性差等问题。

研究团队巧妙引入纳米级气相二氧化硅(F-SiO₂)作为功能填料，这种具有超高比表面积的物质能与TFSI^-阴离子产生特异性相互作用。就像精准的分子捕手，F-SiO₂有效束缚住具有腐蚀性的TFSI^-，将其氧化分解电压提升至4.99 V（相对于Na⁺/Na），同时阻断了腐蚀性副产物的生成路径。

这种"双锁"机制带来多重效益：在正极侧形成铝集流体保护盾，在负极侧促进形成稳定的固态电解质界面相。实验数据显示，改性后的电解质使钠对称电池在0.1 mA cm^-2电流密度下稳定循环480小时；磷酸钒钠(Na₃V₂(PO₄)₃)全电池在1C倍率下经历1000次循环后，仍保持77.35%的容量，性能远超未添加F-SiO₂的对照组。

这项研究犹如为固态钠电池装上了"分子级智能防护系统"，通过精准调控离子传输路径和界面化学，为开发高安全、长寿命的储能设备提供了新范式。