近日，福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院在钠金属电池研究方面取得新进展，相关成果以“A fluorinated artificial protection layer for wide temperature range and ultra-long cycle-life dendrite-free sodium metal battery”为题发表于材料类国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》期刊上（影响因子13.3，中科院一区）。

以钠金属作为负极的钠金属电池（SMBs）具有诸多优势，包括理论容量高、储量丰富且成本低廉，这使得钠金属电池成为构建替代锂基电池的有力竞争者。然而，钠金属与液态电解质之间存在不理想的固体电解质界面（SEI），会导致钠离子传输动力学迟缓、电解质大量消耗、副反应增加以及钠枝晶生长等问题，尤其是在超低温条件下，这些问题更加显著。为解决这些难题，通过简单的原位反应在钠负极表面成功制备了一种由Na₃Bi和NaF组成的三维人工保护层（NBF）。理论和实验结果均表明，这种人工保护层兼具强亲钠性、高离子电导率和电子绝缘性。这种协同效应增强了钠离子的传输动力学，促进了钠金属的均匀沉积，并有效抑制了枝晶生长。同时，这种人工保护层能够有效抑制电解质的持续分解，并减少副反应的发生，从而维持电极-电解质界面的稳定性。因此，在低工作温度（-30°C）下，由NBF修饰的钠金属对称电池实现了超1400小时的长循环寿命（0.1 mA cm⁻²@ 0.1 mAh cm⁻²）。且在常温下其仍然表现出显著的电化学性能，在0.5 mA cm⁻²@0.5 mAh cm⁻²的条件下循环寿命超过2390小时，钠金属全电池在10 C下也表现出超过7000次的稳定循环。这种人工保护层的设计策略为在80°C至-40°C的宽温度范围内实现高性能钠金属电池提供了一种新途径。

我院22级博士生齐静为该论文的第一作者。福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院为第一单位。论文得到福州大学颜蔚研究员、张久俊院士的共同指导。

论文来源：J. Qi, Y. Liu, M. Pei, Y. Jiang, Y. Luo, D. Ma, S. Deng, X. Jiao, W. Yan, J. Zhang, A Fluorinated Artificial Protection Layer for Wide Temperature Range and Ultra-Long Cycle-Life Dendrite-Free Sodium Metal Battery. Chemical Engineering Journal (2025).

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164395.