图 （a）外延生长包覆设计示意图；（b）MOF外延包覆的NVOPF正极颗粒SEM图；（c）MOF外延包覆的PW正极颗粒SEM图；（d）NVOPF包覆前后PEO基固态电池的充放电曲线对比；（e）PW正极包覆前后的水系电池的循环性能对比
在国家自然科学基金重点项目（批准号：92462201 等）资助下，中国科学院物理研究所胡勇胜研究员团队与过程工程研究所赵君梅研究员团队合作，在钠电池正极界面工程方面取得进展。相关研究成果于 2025年9月5日发表在《自然·能源》（Nature Energy）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01857-y
针对钠电池正极材料在循环过程中易发生界面副反应、导致性能衰减的问题，研究团队发展了一种各向同性金属有机框架（MOF）外延包覆技术。该方法通过选用不同配体，可实现对正极颗粒表面生长模式的精确调控：使用 MET-6 作为配体时，能够在晶粒所有晶面实现均匀的同向外延生长；而使用 ZIF-8 时，则仅在（001）晶面发生选择性生长。特别地，以 MET-6 与 Zn²⁺ 配位形成的包覆层，可完整覆盖正极颗粒表面，从而在充放电过程中有效抑制电解液与正极材料之间的副反应。以普鲁士白（PW）正极为例，表面外延生长 MET 包覆层后（PW@MET），水系钠离子电池中过渡金属铁、锰的溶解显著降低，循环稳定性大幅提升。在 200 mA·g⁻¹ 电流密度下循环 800 次后，容量保持率仍达 80%，可稳定运行超过 1000 小时，库仑效率稳定维持在 98% 左右。
该包覆技术展现出良好的普适性。研究进一步将其应用于 Na₃V₂O₂(PO₄)₂F（NVOPF）正极，构筑了 NVOPF@MET 结构，成功将 PEO 基固态电池的氧化电位窗口从3.87V拓宽至4.27V。该界面工程策略适用于多种电池体系，为提升电池循环寿命提供了有效解决方案，也为发展高安全、长寿命的钠电池技术提供了新思路。