基于鈉金屬負極(SMAs)的可充電池具有比傳統鈉離子電池高得多的能量密度。然而，SMA的使用帶來了枝晶生長和不穩定的固體/電解質界面(SEI)形成的內在挑戰。這種情況在高溫(>55 °C, HT)時會進一步惡化。

華中科技大學黃云輝、同濟大學羅巍等報道了一種1 m NaTFSI-環丁砜(SL)/FEC/1,3,6-己烷三甲腈(HTCN)（體積比為 7:2:1 )電解液（表示為NaTFSI-SFH），以解決上述“HT挑戰”。

圖1 Na/NVPOF電池與設計的NaTFSI-SFH電解液在高溫下工作的示意圖

在該設計中，熱穩定的NaTFSI鹽被用于具有高閃點和高氧化穩定性且具有強吸電子磺酰基的SL溶劑中，而FEC和HTCN分子的共溶劑化對于建立穩定的電極界面是必要的，它們分別優先吸附在Na負極和Na₃V₂(PO₄)₂O₂F(NVPOF)正極上。FEC分子可實現快速鈉負極鈍化，同時HTCN的三個富電子-C≡ N基團與NVPOF的電正性金屬離子相互作用，屏蔽了正極界面發生的溶劑侵蝕。

圖2 全電池的電化學性能

得益于全方位的保護，該電解液實現了Na/NVPOF電池在60 °C下的高容量保持率（1 C下經過500次循環后容量保持率為91.7%），平均庫倫效率（CE）高達99.6%。即使在80 °C下，電池在100次循環后仍能提供89.1%的初始容量，而對照樣品在30次循環內迅速失效。這項研究的結果為開發能夠在高溫下工作的金屬可充電池提供了重要的指導。

圖3 鈉負極上的SEI分析

Toward High Temperature Sodium Metal Batteries via Regulating the Electrolyte/Electrode Interfacial Chemistries. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01100