近日，材料科学与工程学院陈仕谋教授/肖莹副教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“Anion-Cation Targeted Regulation Enables Ultrafast and Stable Sodium Metal Batteries at Low Temperatures”的研究论文。该研究提出阴阳离子靶向调控策略，通过引入三氟甲磺酸亚锡Sn(OTf)₂同步调控Na⁺溶剂化结构并构筑稳定的合金基固态电解质界面膜，实现低温钠金属电池快速反应动力学与长循环稳定性的协同提升。

钠金属电池因钠资源丰富、成本低廉等优势，在低温储能领域具有应用潜力。然而，低温条件下离子传输迟缓、去溶剂化困难及电极界面失稳等问题，严重制约其倍率性能与循环寿命。针对上述挑战，本研究通过Sn²⁺与Na⁺的竞争配位，减少PF₆^-在Na⁺第一溶剂化壳层中的参与，同时利用OTf^-与二甘醇二甲醚的相互作用，构建溶剂主导的溶剂化结构，降低Na⁺去溶剂化能垒。此外，添加剂促进形成由富有机外层、无机内层及富Na₁₅Sn₄合金基底组成的分层界面结构，有效改善钠沉积均匀性并增强界面稳定性。采用优化电解液的Na||Na₃V₂(PO₄)₃电池在−20 °C、20 C倍率下循环1050次后，容量保持率达97.4%，在−50 °C、0.2 C倍率下可稳定循环近700次。进一步组装的Ah级HC||Na₃V₂(PO₄)₃软包电池在−20 °C、0.5 C倍率下稳定循环450次，6 Ah级无负极软包电池在25 °C下实现基于电池总质量计算的215 Wh kg^-1能量密度。本研究揭示了溶剂化结构与界面构筑的协同调控机制，为高倍率、长寿命低温钠金属电池的电解液设计提供了新思路。

该工作第一作者为北京化工大学材料学院2026级博士生张同辉，北京化工大学陈仕谋教授、肖莹副教授为共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。

文章信息：Tonghui Zhang Ying Xiao,*Yu Han, Xinyu Wang, Yu Yang, Heyu Wang,Zhengkun Xie,and Shimou Chen.*Anion-Cation Targeted Regulation Enables Ultrafast and Stable Sodium Metal Batteries at Low Temperatures.

论文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.6809424

审核丨肖莹  李腾飞  李晓锋