钠离子电池（SIBs）因钠资源丰富且成本低廉，在大规模储能领域极具前景。然而，商用有机电解液中不稳定的电极-电解液界面及痕量水分（H₂O）严重限制了电池循环寿命。

传统NaPF₆/碳酸乙烯酯（EC）基酯类电解液对水分高度敏感（<20 ppm），H₂O会引发溶剂/盐的水解反应，产生HF并加速固体电解质界面（SEI）溶解。现有策略（如分子筛吸水、牺牲型添加剂）无法持续抑制再生水导致的界面副反应，且难以兼顾硬碳（HC）负极与P2型层状氧化物正极的界面兼容性。此外，通过开发新型盐/溶剂优化SEI的方法成本高昂，且无法同时解决电解液水解问题。因此，设计兼具抑制水分腐蚀与构建稳定界面双重功能的电解液添加剂至关重要。

图1 ISPBS在电解液相中的水分束缚机制及界面吸附行为

郑州大学陈卫华、北京化工大学张志国等研究者设计了一种锁链型添加剂——4,4'-(1,4-亚苯基双(氧基))-双(丁烷-1-磺酸钠)-15-冠醚-5（ISPBS），实现了从体相到界面的电解液优化。在电解液相中，ISPBS的亲水性磺酸基团（-SO₃⁻）和15-冠醚-5通过吸附将活性聚集态水（强氢键）转化为非活性水（弱氢键），有效抑制水分诱导的电解液分解。在电极界面，ISPBS优先吸附于硬碳表面，置换双电层（EDL）内的溶剂，形成富含苯基的硫化物SEI，加速Na⁺传输；同时在Na₀.₇₂Ni₀.₃₂Mn₀.₆₈O₂（NNM）正极构建稳定阴极电解质界面（CEI），改善Na⁺迁移动力学。基于ISPBS电解液的HC||NNM全电池在500 mA g⁻¹下循环2000次，基于活性物质总质量的高比能量达191.7 Wh kg⁻¹。此外，ISPBS可兼容锂离子电池酯基电解液，提升石墨/Si-C负极循环稳定性。

图2 电极在ISPBS电解液中的循环稳定性对比

锁链型ISPBS添加剂通过"体相-界面"协同优化策略，解决了钠离子电池中水分腐蚀与界面不稳定的核心问题。其亲水基团（-SO₃⁻/15-冠醚-5）通过强吸附（-1.54 eV）束缚活性水，抑制电解液水解；优先吸附特性置换界面溶剂，形成富含苯基/硫化物的薄层（10 nm）SEI（含Na₂S、RSO₃R等），兼具高离子电导率和机械强度，抑制SEI溶解再生。分子动力学模拟证实ISPBS降低Na⁺溶剂化数（EC从2.62减至2.35），加速脱溶剂化。HC负极的准金属钠簇（Knight位移728 ppm）和NNM正极的低阻抗CEI（Rₐₜ降低49%）协同提升储钠可逆性。全电池在500 mA g⁻¹下实现2000次长循环（单圈衰减率0.017%），比能量达191.7 Wh kg⁻¹，软包电池验证了其实际应用潜力。该策略可扩展至锂离子电池（石墨/Si-C负极），为高安全、长寿命电池电解液设计提供新思路。

Li, W., Duan, Y., Ge, S. et al. Locking-chain electrolyte additive enabling moisture-tolerant electrolytes for sodium-ion batteries. Nat Commun 16, 6405 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-61603-6