综述：无机全固态钠电池：电解质设计、界面工程与多尺度方法

（编辑推荐）本综述创新性地提出通过添加正己烷(n-hexane)构建弱电离电解质(WIE)，抑制LiClO4解离形成紧密离子对，显著减少固态电解质界面(SEI)过度生长。分子动力学模拟证实该策略可增强Li+周围阴离子配位，使锂介导氮还原反应(LMNRR)在常压下实现53.8%法拉第效率(FE)和88.57 nmol s?1cm?2的NH3产率，为电化学合成氨工业化迈出关键一步。

　　

Abstract

锂介导氮还原反应(LMNRR)作为可持续氨合成路径，其发展受限于固态电解质界面(SEI)的过度生成。研究团队通过引入正己烷(n-hexane)添加剂弱化LiClO₄电离，形成挤压溶剂化壳层的紧凑离子对。分子动力学模拟显示，正己烷可富集Li⁺周围阴离子配位，赋予电解质强抗还原能力，从而抑制SEI过度生长、降低界面电阻并加速N₂扩散。最终形成富含无机物的薄层SEI，使体系在10 mA cm^?2电流密度下实现53.8%法拉第效率与88.57 nmol s^?1cm^?2的氨产率。

Introduction

氨(NH₃)作为重要化工原料与能源载体，全球年需求超2亿吨。传统Haber-Bosch工艺需高温高压(450℃/200 atm)，消耗全球1%能源并产生大量温室气体。电化学氮还原反应(NRR)虽具潜力，但水相体系中氮气吸收差且析氢反应(HER)严重制约其效率。锂介导NRR体系通过非水相电解液(如THF)规避HER问题，但常压下仍面临SEI过度生长与N₂传质受限等挑战。

Design consideration for the weakened ionization electrolyte

研究团队在常规电解液(2 M LiClO₄/THF)中添加非极性正己烷构建弱电离电解液(WIE)。¹H NMR与分子动力学证实，正己烷通过挤压Li⁺溶剂化壳层减少游离Li⁺浓度，形成[Li(ClO₄)₂]^?等紧密离子对。这种特殊溶剂化结构显著降低电解液还原活性，使SEI厚度从微米级降至纳米级。

Conclusions

该工作通过调控电解液电离度这一创新策略，成功解决LMNRR体系中SEI过度生长的核心难题。薄层SEI促进N₂快速扩散与Li₃N生成动力学，使常压氨合成性能逼近工业需求，为电化学固氮技术产业化奠定基础。