复旦大学夏永姚/董晓丽，发表AEM！

钠离子电池（SIBs）在下一代能源存储中具有巨大潜力，然而由于电解质限制，现有钠离子电池尚未实现兼具高电压、快速充电和全气候适应性。

在此，复旦大学夏永姚、董晓丽等人采用优化的乙腈（AN）基电解质成功设计并构建了多功能钠离子电池（SIBs）。研究显示，该电解质具有优异的高电压耐受性、高离子导电性、富含阴离子的溶剂化结构以及较宽的液相温度范围。形成的固态电解质界面（SEI）表现出低电阻和卓越的稳定性，能够有效支持快速充电、高温度适应性和长期循环稳定性。

基于此，这种量身定制的电解质结合坚固的SEI，促进硬碳（HC）负极能够在5 C的快速充电倍率下实现223 mAh g⁻¹的高可逆容量。与高电压NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂（NFM）正极适配，组装的HC||NFM全电池在4.15 V高截止电压下能够稳定运行，在5 C的倍率下循环超过1400次。

此外，组装的3 Ah软包电池表现出优异的稳定性，在1000次循环后保持90.7%的容量，并展现出全气候适应性，在-60°C条件下保持56.4%的室温容量，在50°C下经过350次循环后保持97.3%的容量。

图1. 乙腈（AN）基电解质的溶剂化结构

总之，该工作设计了一种专为实用且多功能的钠离子电池（SIBs）量身定制的乙腈（AN）基电解质。采用该电解质可促进硬碳（HC）电极在5 C下实现了优异的比容量（223 mAh g⁻¹），同时HC||Na₃V₂（PO₄）₃（NVP）全电池在2500次循环后稳定运行，容量保持率为79.1%。

该电解质与多种正极材料具有广泛的兼容性，组装的HC|| NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂全电池能够稳定循环。在高截止电压4.15 V下，该电池在5 C高倍率下循环1400次后仍保持82.0%的容量。

此外，采用该电解质组装的3 Ah软包电池在1000次循环后保持了90.7%的容量。使用该电解质的软包电池能够在-60°C~50°C的温度范围内提供可靠的性能。因此，该工作为开发能够在各种环境条件下实现高功率和可靠性能的先进钠离子电池电解质提供了一个有前景的路径。

图2. HC||NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂（NFM）软包电池的性能

Practical and Versatile Sodium-Ion Batteries Realized With Nitrile-Based Electrolytes，Advanced Energy Materials 2025 DOI: 10.1002/aenm.202405319

夏永姚，复旦大学特聘教授，博士生导师。现任中国化学会电化学专业委员会第七届主任，国际电池领域顶尖杂志Journal of Power Sources 主编(editor)，上海比亚迪有限公司技术顾问，宁德时代新能源科技有限公司(CATL)专家技术委员会委员。主持包括国家重点研发计划（首席科学家）、国防科技173计划（技术首席），科技部“973计划”，“863计划”项目、国家自然科学基金杰出青年、重点、面上项目、上海市科委和企业合作项目等30余项。发表SCI论文439篇，包括Nat. Chem. (2), Sci. Adv. (1), Nat. Commun.(3), Angew. Chem. Int. Ed.(10), J. Am. Chem. Soc. (5),Energy Environ. Sci. (7), Adv. Mater.(6), J. Electrochem. Soc. (28)等，他引30000余次，H-index 100，入选2016-2021年Elsevier，2017-2021年Clarivate Analytics高引作者；授权专利30项, 多种研究开发的材料和体系实现产业化或产业化示范应用。