钠离子电池是未来大规模电化学储能的重要研究方向，因其低成本优势，有望成为替代锂电池的重要储能体系之一。碳酸酯类电解液是钠离子电池中最有潜力实现规模化生产与应用的电解液之一，但其与钠离子电池正负极材料匹配时的性能有待提升，制约了电池整体性能的发挥。

图1.硬碳倍率性能与储钠动力学机理分析

近日，清华大学深圳国际研究生院康飞宇教授、翟登云副教授团队与华中科技大学冯光教授团队合作，在钠离子电池电解液设计领域取得新进展。针对碳酸酯电解液在钠离子电池中界面动力学差的问题，团队提出通过分子间相互作用对溶剂极性调控的策略。该策略在碳酸酯基电解液中引入高度氟化的共溶剂，通过氢-氟（H-F）相互作用削弱环状酯的极性，减少环状酯的配位能力并促使阴离子进入第一溶剂化壳层，从而降低钠离子（Na+）脱溶剂化能垒，改善了硬碳负极的储钠动力学性能。溶剂极性的降低减少了来自路易斯酸催化引起的溶剂持续分解，提高硬碳负极的循环稳定性。

实验表明，优化后的体系在400次循环后容量保持率高达90.4%。此外，匹配高压钠电正极的全电池下实现了稳定循环。该工作为发展高倍率、长寿命的碳酸酯基钠离子电池电解液提供了全新设计思路。

研究成果以“分子间相互作用诱导的碳酸酯电解液极性调控以实现快速、长循环储钠硬碳负极和钠离子电池”（Intermolecular Interaction-Induced Polarity Modulation of Carbonate Electrolyte for Fast-Kinetics Hard Carbon Anodes in Durable Sodium-Ion Batteries）为题，于4月16日发表于《先进材料》（Advanced Materials）。

清华大学深圳国际研究生院2023级博士生曲昌镇为论文第一作者，清华大学深圳国际研究生院副教授翟登云和华中科技大学教授冯光为论文通讯作者。论文其他作者还包括深圳国际研究生院教授康飞宇等。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市科技计划项目的资助。