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（张久俊院士团队）在钠离子电池领域发表最新研究成果，相关成果以“Constructing Continuously-Distributed and Crystalline-NaF-Rich SEI on Hard Carbon Anode through Binder Chemistry for High-Performance Sodium-Ion Batteries”为题发表在材料类国际顶级期刊《Advanced Materials》期刊上（影响因子26.8，中科院一区）。

“CC-NaF-SEI”与传统有机相和富含无机相SEI之间的比较

硬碳因低成本、资源丰富和工艺简便，被认为是下一代钠离子电池（SIBs）最有前景的负极材料。然而，受制于传统富有机固体电解质界面（SEI）的机械脆性和低离子电导率，硬碳负极普遍存在首周库仑效率低、动力学缓慢和循环稳定性差等问题。构筑NaF为主富富无机相SEI是提升硬碳储钠性能的有效途径。但是，现有方法多依赖高浓度或弱溶剂化电解液及硬碳表面改性，存在工艺复杂、界面阻抗高、规模化受限等挑战。此外，虽然已经有大量研究致力于构筑富NaF为主的SEI，但是无机相在SEI中分布连续性和晶型完整性却很少受到关注。

基于此，本文通过总结分析，提出分布连续且晶型完整的富NaF的SEI（Continuously-Distributed and Crystalline-NaF-Rich SEI， CC-NaF-SEI）的构筑理念，该CC-NaF-SEI具有更高的杨氏模量、更快且更稳定的界面离子传输、以及催化去溶剂化效应，有望综合提升硬碳负极的储钠性能。进一步，本文提出了通过粘结剂化学调控策略以构筑上述CC-NaF-SEI，从而应对目前富NaF的SEI复杂且难以调控的难题。

通过系统对比不同功能基团的粘结剂，研究发现聚丙烯腈共聚物（LA133）在调控NaF生成中发挥了关键作用。一方面，LA133中的−CN键与NaPF₆优先配位，构建富阴离子的界面溶剂化结构，加速P−F键解离和NaF均匀成核；另一方面，其−CONH和−CN基团协同作用，诱导高结晶度、连续分布NaF（CC-NaF-SEI）的有序生长，并在硬碳表面形成致密稳定的限域空间，显著改善界面性能。该创新界面设计有效降低了Na⁺脱溶剂化能垒，提升离子传输速率，使硬碳负极实现了95.9%的首效和356.6 mAh/g的高可逆容量，并在10 mg/cm²高负载和−20至60℃宽温度条件下保持优异循环稳定性。本研究系统揭示了粘结剂化学在调控NaF为主富无机相SEI中的作用机理，为硬碳负极的界面优化提供了低成本、可规模化的新范式，对推动高性能钠离子电池的实际应用具有重要意义。

我院刘明权副教授为该论文的第一作者，23级硕士生蔡俊明为该论文第二作者，通讯作者为福州大学左银泽副教授、颜蔚研究员、张久俊院士。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。获得国家自然科学基金青年项目、外国资深学者研究基金、福州大学引进人才科研启动基金以及贵重仪器设备开放测试基金支持。

文章信息：M . Liu, J. Cai, Y. Zuo, W Luo, Y. Huang, R. Qiu, Y, Luo, J. Lei, H. Yan, W. Yan, J. Zhang, “Constructing Continuously-Distributed and Crystalline-NaF-Rich SEI on Hard Carbon Anode through Binder Chemistry for High-Performance Sodium-Ion Batteries”, Adv. Mater. 2025, 202505368.

DOI: 10.1002/adma.202505368