近日，南京大学83936威尼斯金艳副教授团队在期刊ACS Energy Lett.上发表了题为“Anion-Derived Passivation Interphases for Anti-corrosion Na Metal and Hard Carbon Hybrid Anode of Sodium Batteries”的研究成果。该工作提出了一种高效的电解液设计策略，通过在钠金属-硬碳复合负极表面构筑阴离子衍生的钝化界面层，成功解决了复合负极的腐蚀问题，有效提升了钠金属电池的日历寿命与循环寿命。

研究背景

钠离子电池凭借钠资源丰富、分布广泛的优势，成为下一代大规模储能的核心技术。但常规硬碳负极比容量有限（300 mAh g^-1），导致其能量密度严重受限，具有高理论容量的钠金属负极（1165 mAh g^-1）成为了提升钠电能量密度的理想选择。然而在低N/P比条件下，钠金属负极极易出现腐蚀、枝晶、死钠等问题，严重影响电池稳定性。钠金属‑硬碳复合负极可有效兼顾能量密度与循环稳定性，但当前研究大多聚焦于循环寿命的提升，却忽视了界面腐蚀所引发的日历老化问题。

文章要点

1. 界面稳定性调控新机制：在传统NaPF₆/DME电解液中，溶剂优先还原形成高溶解度、低绝缘性的富有机界面层，无法有效抑制复合负极的腐蚀以及正极的结构劣化；而所设计的抗腐蚀NaFSI/DME-TTE电解液通过诱导阴离子优先还原，在电极表面构筑了阴离子衍生的钝化界面层，富无机界面层具有低溶解度和高绝缘性，可实现复合负极腐蚀抑制与正极界面稳定的协同保护作用。

图1：电解液设计与界面稳定性调控机制

2. 日历寿命提升：在日历老化测试中，传统电解液库仑效率损耗持续攀升，而NaFSI/DME-TTE电解液的损耗始终维持在极低水平；在“每3圈静置24h”的严苛条件下，抗腐蚀电解液100 圈后容量保持率仍达81.19%，远优于传统体系；长循环测试中，200圈容量保持率达87.98%，实现了日历与循环寿命的双重提升。

图2：不同电解液体系电化学性能对比

3. 抗腐蚀电解液对复合负极的调控作用：相较于传统电解液体系循环后负极表面凹凸不平、腐蚀严重的钠金属形貌，NaFSI/DME‑TTE电解液可显著抑制复合负极的腐蚀，在循环100圈后仍保持平坦致密的钠金属沉积形貌。同时结合XPS等分析手段证实，该电解液可诱导形成阴离子衍生的钝化界面层，其中富含强绝缘性的NaF等无机组分，具备更高的还原稳定性与更低的溶解度，能够有效阻断复合负极的腐蚀，为电池的日历寿命与循环稳定性提供核心保障。

图3：复合负极界面表征

4. 抗腐蚀电解液对高压正极界面的调控作用：传统电解液在高压条件下易氧化分解，引发严重的界面副反应，导致正极结构劣化与过渡金属溶出；而NaFSI/DMETTE电解液可在正极表面原位构筑高稳定性的阴离子衍生界面层，从而有效抑制电解液的高压氧化分解，减缓正极材料结构劣化与过渡金属溶解，显著提升电池在高压条件下的界面稳定性与长循环性能。

图4：高压正极界面表征

总结与展望

本研究主要针对钠金属-硬碳复合负极的腐蚀问题，通过电解液设计，成功在电极表面构筑了高稳定性的阴离子衍生钝化界面层，有效抑制了复合负极的腐蚀与正极的结构劣化，最终显著提升了电池的循环寿命与日历寿命。83936威尼斯金艳副教授为文章通讯作者，南京大学博士生李越为文章第一作者。该工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校、江苏省特聘教授等项目的支持，并得到固体微结构物理国家重点实验室、关键地球物质循环前沿科学中心、南京大学科研设施共享中心等平台的大力支持。

论文信息

Yue Li, Minfei Fei, Haiming Wang, Jianwei Hu, Huajie Zhang, Shujuan Han, Jingyi Xiao, Xin Wang, Xujie Cheng, Manish Chhowalla, Jia Zhu, and Yan Jin*, Anion-Derived Passivation Interphases for Anti-corrosion Na Metal and Hard Carbon Hybrid Anode of Sodium Batteries. ACS Energy Lett. 2026.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.6c00843