近期，江南大学betway中国西汉姆联官网刘天西教授/陈苏莉副教授在全固态聚合物钠金属电池方面取得突破性进展，在Advanced Materials期刊上发表题为“Fast-Ion-Conductor Multiscale Nanoconfinement Overcomes Ion-Transport Limitations in All-Solid-State Sodium Batteries(10.1002/adma.202518830)”的重要学术论文。第一作者为博士研究生郭峻宏，通讯作者为刘天西教授和陈苏莉副教授，江南大学为唯一通讯单位。
全固态钠金属电池凭借其高能量密度与本质安全性，被视为下一代储能技术的重要方向。其中，聚氧化乙烯基聚合物电解质因具有良好的界面相容性与易加工性而被广泛研究，但其半结晶结构限制了链段运动，且醚氧基团与Na⁺之间的强配位作用导致离子电导率与迁移数偏低，严重制约电池性能。为突破上述限制，在聚合物基质中引入纳米填料构建复合聚合物电解质（CPEs）成为主流策略之一。具有有序孔道的有机框架材料（如MOFs、COFs）能够调控离子迁移、促进盐解离并优化配位环境，有望构建高效离子通道。然而，传统有机框架在CPEs中仍面临以下挑战：颗粒易团聚导致传导路径不连续；孔径（通常<5 nm）与高分子量聚合物链尺寸不匹配，致使孔道利用率低、局部传输动力学缓慢。因此，如何在CPEs内部构建连续、高通量且稳定的离子传输通道，成为推动全固态聚合物钠电池发展的关键课题。
基于此，江南大学刘天西教授与陈苏莉副教授团队创新性地提出了“快离子导体多尺度纳米限域”策略，有效攻克了CPEs中局部离子传输动力学迟缓这一关键瓶颈。具体而言，本工作首先通过极性纤维介导溶剂热自组装方法，首次合成了含硼共价有机框架（BCOF）纳米管作为多级限域结构，为离子跨尺度传输提供连续路径。在此基础上，提出了将尺寸兼容的聚乙二醇（PEG）短链作为快离子导体，通过路易斯酸碱相互作用精准限域于BCOF纳米管孔道内的新方法，成功构建了BCOF@PEG复合结构。该设计巧妙融合了限域PEG的高通量Na⁺传输能力、BCOF硼位点对阴离子的锚定作用以及对Na⁺-醚氧配位强度的削弱，协同攻克了离子电导率低、迁移数小及界面稳定性差等多重瓶颈。基于此策略制备的复合聚合物电解质其离子电导率在60°C和30°C下分别高达1.99 mS cm⁻¹和0.35 mS cm⁻¹，Na⁺迁移数提升至0.89，电化学稳定窗口拓宽至5.2 V。使用该电解质组装的Na/Na对称电池在0.1 mA cm⁻²下可稳定循环超过3200小时；匹配NVP正极的全固态钠金属电池在60°C、1C倍率下循环1200次后容量保持率达85.4%，在30°C近室温条件下，软包电池经过800次循环仍能保持90.7%的容量，展现出可观的实用化前景。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202518830
快离子导体多尺度纳米限域实现高性能聚合物电解质示意图
