Competitive Coordination and Dual Interphase Regulation of MOF‐Modified Solid‐State Polymer Electrolytes for High‐Performance Sodium Metal Batteries

电解质 相间 材料科学 化学工程 离子电导率 电导率 准固态 聚丙烯腈 金属 无机化学 聚合物 化学 电极 复合材料 冶金 物理化学 遗传学 工程类 生物 色素敏化染料
作者
Wenyue Tian,Guangliang Lin,Shaohui Yuan,Ting Jin,Qing‐Lun Wang,Lifang Jiao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (13): e202423075-e202423075 被引量:30
标识
DOI:10.1002/anie.202423075
摘要

Abstract Solid‐state polymer electrolytes (SPEs) have emerged as prominent candidates for solid‐state sodium metal batteries (SMBs) due to their enhanced flexibility and reduced interfacial resistance. However, their performance is limited by poor Na + conductivity at room temperature, disordered ion transport properties and unstable interfaces. Herein, a three‐dimensional (3D) interconnected copper metal–organic framework (Cu‐MOF) on polyacrylonitrile (PAN) fibers is introduced into polyethylene oxide (PEO)‐based SPEs to construct a composite electrolyte (PPNM). The open metal sites (OMS) of the Cu‐MOF compete with Na + , effectively coordinating with TFSI − anions and oxygen atoms in PEO, thereby reducing concentration polarization, weakening the Na + −O binding strength and facilitating Na + migration. By harnessing the multifunctional properties of Cu‐MOF and PAN, the PPNM electrolyte exhibits superior ionic conductivity (1.03×10 −4 S cm −1 ) and a high Na + transference number (0.58) at room temperature. The strong anchoring of TFSI − anions by Cu‐MOF promotes the formation of inorganic‐rich (NaF and Na 3 N) cathode electrolyte interphase (CEI) and solid electrolyte interphase (SEI) layers, enhancing dual interfacial stability. The Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 @C/PPNM/Na full cells realize robust cycling performance for 2000 cycles at 200 mA g −1 . This work provides a facile strategy for regulating the Na + coordination state and interphase engineering in solid‐state SMBs.
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