一、基础信息

论文来源

期刊：Advanced Materials，2025 年 12 月 31 日在线发表；DOI：10.1002/adma.202518830

论文标题：Fast-lon-Conductor Multiscale Nanoconfinement Overcomes lon-Transport Limitations in All-Solid-State Sodium Batteries

作者：第一作者郭峻宏；通讯作者江南大学刘天西、陈苏莉

研究对象

以 PEO 为基体、BCOF 纳米管限域 PEG 构建复合聚合物电解质 BP-CPE，面向全固态钠离子电池

核心关键词

全固态钠电池、复合聚合物电解质 CPE、富硼共价有机框架 BCOF、聚乙二醇 PEG、多尺度纳米限域、钠离子电导率、Na⁺迁移数、界面稳定、金属钠负极

二、研究背景

复合聚合物电解质（CPE）是高安全全固态钠电池的主流路线，但传统 PEO 基电解质存在两大核心短板：

离子传导路径少、连续性差，钠离子传输动力学迟缓；

PEO 醚氧基团与 Na⁺形成强配位键，钠盐解离困难，离子电导率、钠离子迁移数偏低；

传统直接掺杂 COF/MOF 填料方案易出现填料团聚、聚合物无法充分进入孔道，难以从根源改善离子传输效率，制约全固态钠电池实用化。

三、文章主要内容

核心创新策略：多尺度纳米限域体系

团队合成一维中空多级孔富硼共价有机框架 BCOF 纳米管；将尺寸匹配的 PEG 寡聚物作为快离子导体，依靠路易斯酸碱作用限域在 BCOF 孔道内，得到 BCOF@PEG 复合填料，再分散至 PEO 基体得到 BP-CPE 电解质。

• BCOF 内部硼位点（路易斯酸）与 PEO/PEG 氧原子相互作用，削弱 Na⁺-O 配位强度，促进钠盐解离；

• 纳米管内部贯通孔道搭建连续钠离子迁移通道，实现高通量 Na⁺传输。

电解质关键性能数据

• 离子电导率：60℃达 1.99 mS cm⁻¹，30℃达 0.36 mS cm⁻¹；

• Na⁺迁移数高达 0.89，大幅减少阴离子迁移带来的极化损耗。

电化学器件验证结果

• Na/Na 对称电池：0.1 mA cm⁻² 电流密度下，金属钠沉积 / 剥离稳定运行超 3200 小时，有效抑制钠枝晶；

• 高负载全固态软包电池（NVP/Na 体系）：近室温、1C 倍率循环 800 次，容量保持率 90.7%，循环稳定性优异。

江南大学团队在 Advanced Materials 发表研究，制备 BCOF 纳米管限域 PEG 复合填料并复合 PEO 得到新型固态电解质 BP-CPE。利用硼氧相互作用弱化钠离子配位、构建连续传离子通道，显著提升离子电导率与钠离子迁移数，可长效抑制钠枝晶。装配的全固态电池循环寿命与容量保持率表现突出，为高性能聚合物基全固态钠电池电解质提供全新改性思路。

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