圖1. 電解質的設計思路及表征測試圖

基于對電子結構的分析，選用富酯基聚合物單體與SN進行結合，從而改善了SN上電荷分布不均勻導致的穩定性欠佳難題。同時，熱重-紅外測試證明了該聚合物體系具有本征安全特征。    

圖2. “雙相協同”離子傳輸機制理論計算和實驗表征

采用分子動力學模擬、DFT計算、紅外、Raman、固體核磁等測試技術進行結構表征。結果表明，固態塑晶型電解質中存在“雙相協同”的高效離子傳輸通道。Na⁺既可以在塑晶相中與SN形成穩定的配位結構進行傳輸，Na⁺還可以依靠聚合物中氧原子位點進行傳輸。這種雙相協同的傳輸通道加速了鈉鹽解離，并降低了Na⁺遷移活化能，實現了Na⁺在電解質體相中的高效傳輸。

圖3. SEI分析和分子間相互作用可視化

基于分子軌道理論，在SN與聚合物單體結合后，LUMO能級上升，說明引入聚合物單體可改善電解質對負極的穩定性，且SEI中Na₂CO₃組分增加，Na₂CO₃與NaF協同構成SEI中的主要無機組分，優化了Na⁺在SEI中的傳輸動力學。

該工作創制了一種新型高性能固態塑晶型電解質，優化了Na⁺傳輸通道和SEI組分，實現了Na⁺在電解質體相和界面處的高效傳輸。該工作為開發兼顧高安全和高性能的固態鈉金屬電池提供了一種新思路。

胡方圓，教授/博導，材料學院副院長、國家優青。擔任JKW能源領域項目指南編寫專家、教育部首批全國高校黃大年式教師團隊、科技部重點領域創新團隊核心成員。主要從事芳雜環聚合物基電化學能源材料及器件構筑，及其儲鋰/鈉電化學性能的應用基礎研究。主持國家重點研發計劃項目專題、國家臨近空間產業基金重點項目等。在能源材料領域和交叉學科期刊如Energy Environ. Sci.、Angew Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、eScience等發表學術論文100余篇，授權國際/國內發明專利30余項。指導學生獲“挑戰杯”全國特等獎、國家級學會優秀博士論文獎等。主編教育部高等學校材料類專業教學指導委員會規劃教材1部、撰寫學術專著1部，撰寫能源領域咨政建議被教育部及上級單位采用。獲大連市自然科學獎一等獎（排1）、遼寧青年科技獎、遼寧省“興遼英才計劃”青年拔尖、大連市“杰出青年科技人才”等學術榮譽與稱號。