日前，昆明理工大學冶金與能源工程學院、真空冶金國家工程研究中心梁風教授團隊在鈉金屬電池研究方面取得重要進展，相關研究以“Gel adsorbed redox mediators tempo as integrated solid-state cathode for ultra-long life quasi-solid-state Na-air battery”為題發表在Advanced Energy Materials上，冶金與能源學院博士研究生許博文和特聘副教授張達博士為共同第一作者；以“Research progress of solid electrolyte interphase for sodium metal anodes”為題的綜述文章發表在Chemical Engineering Journal上，冶金與能源學院博士研究生侯敏杰和周英杰為共同第一作者。
隨著環境和能源問題的日益突出，清潔可再生電化學儲能技術得到了廣泛的研究和發展。準固態金屬-空氣電池由于高的能量密度和優異安全特性，被認為是一種有前途的能量轉化技術。然而，它們面臨著由于不溶性放電產物與陰極之間的有限接觸，使得放電產物無法充分分解的問題。在電池工作過程中，放電產物逐漸累積在陰極表面，阻塞氧氣傳輸通道，導致電池壽命受到極大限制。梁風教授研究團隊通過設計一種一體化固態陰極（Gel-Tempo）有效提高不溶性放電產物分解（對于鈉-空氣電池為Na2O2產物），實現準固態鈉-空氣電池在環境空氣中循環壽命超過1746小時（72天），達到同類電池的最先進水平。實驗和密度泛函理論計算表明，Gel-Tempo中的Tempo能顯著降低Na2O2分解反應的吉布斯自由能。
研究成果基于液體電解質的離子溶劑化結構、固體電解質的骨架原子還原電位、電子結構和分子弛豫等方面討論了鈉金屬電池負極界面SEI的形成過程?？偨Y了枝晶生長、化學/電化學穩定性、化學成分、溶解/剝離等因素對SEI穩定性、兼容性和離子輸運的影響。從電解質工程、界面工程和電極工程角度梳理了SEI調控策略的最新進展。此外，對長效鈉金屬電池界面設計面臨的挑戰和有前途的解決方案進行了展望，可為下一步研究工作提供重要指導。
昆明理工大學為上述成果的第一完成單位，并得到了德國伊爾梅瑙工業大學和中國科學院深圳先進技術研究院等單位研究人員的合作支持；梁風教授和雷勇教授為論文共同通訊作者；相關研究得到國家自然科學基金、云南省重點研發計劃、云南省重大科技專項、云南省科技廳應用基礎研究計劃等項目的資助。
論文鏈接：
Advanced Energy Materials：https://doi.org/10.1002/aenm.202302325
Chemical Engineering Journal：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146227
