传统碳酸酯基电解液在高压快充工况下易发生溶剂氧化分解，从而引发正极界面失稳等关键技术瓶颈。本研究突破单一添加剂思路，创新性地引入耐高压型砜基溶剂（SL）、低粘度稀释剂（DMC）与弱溶剂化溶剂（PFPN），协同调控 Na⁺溶剂化鞘层，促进阴离子进入第一溶剂化鞘层并优先反应，构筑以F、S、N为无机核心组分的阴离子衍生界面层。改性后电解液（简称SDP）在O3体系下，表现出首效92.03%，3C倍率条件下循环300圈容量保持率85.72%，20C高倍率下输出57.83 mAh/g的优异电化学性能，且对多种层状及聚阴钠电正极材料具有良好普适性。本研究突破了传统溶剂主导的界面设计范式，为高压快充钠电池电解液界面工程提供了理论与可行性技术方案。

标准引用格式：

Qingyuan Yang, Qian Wang, Yongtian Li, Yong Ji, Dong Li, Qinghua Tian, Xinming Fan*. Toward Robust Anion-Derived Interphases: A Novel Ternary-Solvent Electrolyte for High-Voltage Fast-charging Sodium Batteries [J]. Angewandte Chemie International Edition, 2026, e3464448. doi.org/10.1002/anie.3464448.

杨清源，王倩，李永天，季勇，李栋，田庆华，范鑫铭*

中南大学资源循环研究院，湖南 长沙 410083

发表信息：

Angewandte Chemie International Edition (IF=17.6, JCR Q1), 2026

10.1002/anie.3464448

联系邮箱：

fanxinming@csu.edu.cn（范鑫铭）

钠离子电池（SIBs）因钠资源储量丰富、理论成本低廉及本征安全性较高，被广泛视为后锂电时代大规模储能与动力电池领域的关键技术路线。然而，当前SIBs的能量密度普遍低于锂电池，制约其规模化应用。提升能量密度的主流策略聚焦于开发高比容量正极材料和提高工作电压。

O3型层状氧化物NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂（NaNFM）因比容量高、成本低、合成工艺成熟，已率先实现产业化推进，是极具前景的正极材料。然而，传统碳酸酯电解液（如EC/DMC）在高电压下抗氧化能力不足，极易发生氧化分解，形成的正极电解质界面膜（CEI）富含有机组分、厚度不均、机械强度低，无法有效钝化正极表面，进而引发严重的界面副反应。

1. 运用阴离子衍生界面层策略，构筑富含阴离子（F、S、N）的无机衍生界面层，从而提升高压快充等恶劣工况下的界面稳定性。

2. 以耐高压溶剂环丁砜SL、弱溶剂化溶剂PFPN代替传统碳酸酯，协同调控电解液的溶剂化结构，诱导阴离子优先反应成膜，实现钠电正极材料普适体系的高压快充稳定循环。

3. 突破单一添加剂改性思路，从溶剂角度展开创新，为高压快充钠电池电解液界面工程提供可推广的理论支持和可行技术路径。

图1为新型三元溶剂电解液的设计示意图及模拟计算结果。传统碳酸酯在高压下DMC易发生氧化（高HOMO），从而造成CEI不断累积和消耗；本工作引入SL（环丁砜）作为耐高压溶剂，其可进入第一溶剂化鞘层与DMC竞争配位，进而有效抑制DMC的氧化副反应，PFPN在该体系中作为自由溶剂可优先反应稳定界面，DMC用于提高钠盐溶解度和降低体系粘度。RDF结果表明，该SDP电解液能够驱动阴离子（PF_6-）进入第一溶剂化鞘层，在正极-电解液界面优先分解，构建富含NaF的无机组分界面层；同时，溶剂SL和PFPN也会同步参与电极-电解液界面成膜反应，协同构筑富阴离子（F、S、N）的无机界面层，进一步提高界面稳定性。

图2为电化学性能表征，首效、循环、倍率性能等测试显现出SDP电解液的改性效果（ICE 92.03%，3C 85.72%@300cls，20C 57.83mAh/g），GITT、CV、dQ/dV等电化学表征表现出SDP在提高动力学、降低极化、减少副反应方面的提升，普适性测试进一步证实了SDP在钠电正极材料体系（O3、P2、NFPP、NFS、NVP）中的普适性效果（3C≥80%@300cls）。

图3为循环后的极片拆解情况，SEM、TEM、AFM、XRD同步证明了改性后CEI膜在均匀致密性、机械性能和延缓材料结构退化方面的改善作用。图4为CEI膜的界面分析，TOF-SIMS、XPS同步证明了改性SDP电解液在正极-电解液界面形成的F、N、S无机CEI，进一步佐证阴离子衍生界面层策略的设计效果。

图5为产气分析，改性后SDP电解液可抑制H₂、缓解CO₂生成；综上，新型三元溶剂电解液通过阴离子衍生界面层策略，可实现稳定界面、缓解颗粒开裂、抑制产气等方面的提升，为高压快充钠电池奠定坚实的基础。

本研究采用阴离子衍生界面层策略，成功设计了一种应用于高压快充钠电池体系的新型三元溶剂电解液（简称SDP）：

（1）溶剂化结构表明，SDP电解液可促进阴离子PF_6-进入第一溶剂化鞘层，优先参与反应形成富含NaF的稳定无机CEI膜，同时SL参与Na⁺-DMC竞争配位提高其抗氧化性，PFPN作为自由溶剂可稳定界面，该电解液形成的阴离子衍生界面层显著增强了CEI的稳定性。

（2）与传统的EC-DMC电解液（简称ED）相比，SDP电解液在2-4.1 V电压范围内、3 C倍率下经300圈循环后，放电容量达106.35 mAh/g，容量保持率高达85.72%，而ED仅保持32.21%。此外，SDP展现出更高的首圈库仑效率（92.03%）和优异的倍率性能（20 C下57.83 mAh/g）。同时，SDP电解液在不同层状氧化物及聚阴离子正极材料中的普适性也得到了验证。

（3）界面表征证实，SDP电解液诱导形成了一层阴离子衍生，富含F、N、S等无机组分的CEI，具有均匀、致密且力学性能优异的特点（杨氏模量达19.967 GPa）。同时，SEI的兼容性得到改善，颗粒开裂和过渡金属溶出问题得到缓解，电极-电解液界面稳定性显著提升。

（4）产气分析揭示了SDP电解液有效抑制了充放电过程中的气体析出（完全消除H₂，并降低CO₂释放），从而提升了电池的安全性。