PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质与钠金属负极表面涂层协同促进NaFePO4原位构建及性能研究

本文开发了基于PVDF-HFP的凝胶聚合物电解质（GPE），通过TEGDME增塑剂实现2.71×10?4 S cm?1的高离子电导率，并创新性采用PVDF涂层修饰钠金属负极（Na@0.5PVDF），显著加速NaFePO4（NFP）原位形成（5周内完成），解决了传统液态电解质的安全隐患和枝晶问题，为钠离子电池（SIBs）电极材料制备提供了新策略。

　　

Highlight

本研究首次将PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质（GPE）应用于NaFePO₄（NFP）的原位构建，通过调控TEGDME增塑剂含量获得25°C下2.71×10^?4 S cm^?1的最佳离子电导率。

Characterization of GPEs

XRD分析显示，当LiPF₆/NaPF₆盐比例为0.7:0.3时，盐类在聚合物基质中完全解离，形成无定形结构（图S2），FTIR证实TEGDME通过C-O-C键与聚合物相互作用（图S3）。电化学测试表明15 wt%增塑剂含量的GPE具有最低活化能（0.21 eV）和最高Na⁺迁移数（0.48）。

In-situ NFP formation

在Na/GPE/LFP电池中，充放电曲线清晰显示Li脱嵌和Na嵌入的协同过程（图3a）。PVDF涂层负极（Na@0.5PVDF）使NFP形成周期从10周缩短至5周，且循环后SEM显示涂层有效均匀化Na⁺通量（图4d），而未涂层负极出现明显枝晶。

Summary

PVDF涂层通过调控界面离子传输动力学，不仅加速NFP原位形成，更使后续钠电池循环容量保持率提升37%。该研究为"电极-电解质协同设计"提供了范式，推动钠电池从材料制备到器件优化的全链条创新。

（注：已去除文献引用标识[ ]和图示标识Fig.，专业术语如PVDF-HFP、TEGDME等保留英文缩写并标注中文）