由不均勻的沉積/剝離形成的鈉枝晶會(huì)降低活性鈉的利用率，并導(dǎo)致差循環(huán)穩(wěn)定性，更重要的是會(huì)引起內(nèi)部短路，進(jìn)一步造成熱失控和火災(zāi)。因此，鈉枝晶及其相關(guān)問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了金屬鈉電池（SMB）的實(shí)際應(yīng)用。

西南大學(xué)徐茂文、牛玉斌等實(shí)踐了在聚合物基體（聚偏氟乙烯-六氟丙烯）中加入金屬氧化物框架（MOF）的設(shè)計(jì)理念，以制備新型凝膠聚合物電解質(zhì)（PH@MOF GPE），從而實(shí)現(xiàn)高性能SMB。

圖1. MOF的作用示意

一方面，MOF顆粒的加入不僅可以憑借其高孔隙率吸收更多的有機(jī)電解質(zhì)，從而提高離子傳導(dǎo)性，而且可以增加聚合物基體中的無(wú)定形區(qū)域，有利于聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)，從而有利于鈉離子的轉(zhuǎn)移。另一方面，帶有負(fù)電荷的MOF顆粒可以由于排斥力而排斥陰離子，促進(jìn)鈉離子的傳輸。

圖2. 半電池性能

因此，基于所制備的GPE的對(duì)稱電池在電流密度為5 mA cm^-2和平均容量為5 mA h cm^-2的情況下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的循環(huán)性能，過(guò)電位很小，并且 Na₃V₂O₂(PO₄)₂F@rGO(NVOPF)|PH@MOF|Na電池也顯示出令人印象深刻的比容量（1C下113.3 mA h g^-1）和倍率能力，并具有相當(dāng)?shù)娜萘勘３帜芰Α？偟膩?lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作中提出的GPE可能為實(shí)現(xiàn)高性能和無(wú)枝晶的SMB提供一個(gè)新的想法。

圖3. 全電池性能

Metal-Organic Framework Enabling Poly(vinylidene fluoride)-Based Polymer Electrolyte for Dendrite-Free and Long-Lifespan Sodium Metal Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12511