来源：电化学能源 

钠离子电池（SIB）因其低成本、丰富的上游资源以及与锂离子电池兼容的制造工艺而被认为是大规模电化学储能装置的理想候选材料。然而，液态电解质中的高活性游离溶剂分子会在电极和电解质之间引发持续的界面副反应，从而降低 SIB 的循环性能。

南开大学张凯团队利用具有 1.1 纳米均匀纳米孔道的铜基金属有机框架 (MOF) 来限制电解液。得益于高度聚集的溶剂化构型，MOF 封闭电解质具有优异的化学/电化学和热稳定性，从而保证了其界面兼容性和阻燃性。因此，采用纳米混合电解质和 Na3V2(PO4)3 阴极的电池具有超长的使用寿命（3000 次循环，容量保持率 93%）和良好的高温性能（600 次循环，容量保持率 90%）。这项研究提出了一种制造可持续 SIB 的可行方法，也为解决电化学储能系统中电解质和电极之间的副反应提供了指导。该成果以《Nano-Confined Electrolyte for Sustainable Sodium-Ion Batteries》为题发表在《Advanced Functional Materials》，第一作者是Fan Yanpeng。   

图 1.电池中液态电解质与 MOF 封闭电解质的比较。

图 2. a) 液体电解质加载过程中 Cu2+ 开放金属位点配位环境的演变。MOF 粘结电解质表面（i）和横截面（ii）的数码照片（f）和扫描电镜图像（g）。    

图 3. a) 原始 Cu-MOF-74 粉末和 MOF 封闭电解质的傅立叶变换红外图谱。b) PC 溶剂、稀释 PC-NaClO4 (1m)、饱和 PC-NaClO4 (3m) 和 MOF 封闭电解质的拉曼图谱。两种可能的 Na+ 迁移路径：d) 与 O 位点跳跃，e) 阴离子强化迁移（颜色代码：Cu，蓝色；Na，绿色；O，红色；Cl，黄色）。

图 4. a) 对称纽扣电池（SS//MCE//SS）在室温下的离子电导率和相应阻抗。b) MCE 和 BLE 的相应活化能。d) MCE 的线性扫描伏安曲线（LSV）。e) MCE 的极化曲线和电化学阻抗谱（插图）。f) 制备的 MCE 和渗入玻璃纤维中的 LE 的可燃性测试照片。    

图 5. a) NVP//MCE//Na 和 NVP//BLE//Na 电池的长期循环性能（室温下 2 C）。b) 已发表论文中使用非流体电解质的 NVP//Na 电池的容量保持率。c) NVP//MCE//Na 电池在 2 C条件下的放电-充电曲线。d) MCE 和 BLE 与 NVP//Na 电池在 1 C下的高温（60 ℃）循环稳定性及其放电/充电曲线（e）。f) 与 NVPF 高压阴极耦合的 MCE 的选定放电-放电曲线。g) NTP//NVP 全电池在不同电流速率下的充放电曲线。    

图 6.使用 BLE 和 MCE 循环 NVP 阴极的特性。从使用 BLE（a,b）和 MCE（c,d）的 NVP/Na 半电池中提取的循环 NVP 阴极（200 个循环后）的 SEM 和 TEM 图像。使用 BLE 和 MCE 的电池的 CEI 形成机制示意图（e）。不同深度下 BLE 阴极（h）和 MCE 阴极（i）的氩刻蚀 XPS C 1s （f,g）和拉曼图谱。

【结论】

总之，研究人员为 SIBs 构建了一种新型的 Cu-MOF-74 封闭电解质，该电解质具有优异的界面和热稳定性。此外，OMS 与阴离子之间独特的化学配位为钠离子建立了一条快速的阴离子强化迁移途径，从而保证了高 Na+ 迁移数。因此，采用 MCE 的 NVP/Na 电池在 2 C 下实现了 3000 次循环的超长寿命，并表现出卓越的高温性能（60 ℃ 下 600 次循环后容量保持率达 93%）。纳米封闭策略为构建安全稳定的电解质材料开辟了一条用于能量存储和转换的途径。    

DOI: 10.1002/adfm.202314288