全球能源需求激增和环境危机加剧，推动可再生能源技术快速发展。太阳能光伏与电化学储能的结合为提高能量转换效率和为便携设备供电提供了新思路。其中，光辅助钠金属电池（PSMB）凭借钠资源丰富、成本低和环境友好等优势成为有力竞争者。然而，传统液体基PSMB存在化学不稳定性、电解质泄漏和结构灵活性差等问题。为了解决这一问题，中科大陈立锋教授课题组从10种半导体异质结中筛选出最佳功能光驱动复合固体电解质（CSE）填料，为了提升CSE的机械性能和聚环氧乙烷兼容性，引入了天然木质纤维素；同时基于能级匹配原理设计最优的PSC材料，进而构建了性能优异的柔性PSSMB。原位测试和密度泛函理论计算表明，光驱动电场促进了钠盐的离解，降低了界面电阻，提高了离子电导率（0.1 mS cm−1）。而且，PSC的能级匹配最大限度地利用了光生载流子，加速了反应动力学，增强了电解质和正极之间的界面相容性。由此产生的柔性袋式PSSMB具有117 mAh g−1的出色放电容量和出色的长期循环稳定性，在1 C下循环300次后，其容量保持89.1%，储能效率达到96.8%。该研究以题为“Toward High-Performance, Flexible, Photo-Assisted All-Solid-State Sodium-Metal Batteries: Screening of Solid-Polymer-Based Electrolytes Coupled with Photoelectrochemical Storage Cathodes“的论文发表在最新一期《Advanced Materials》上。为了满足高效光催化异质结活性填料的要求，采用DFT计算筛选了十种代表性半导体材料。该分析包括五种p型和五种n型半导体的吸附能，以及对其光催化活性晶面的详细研究。结果表明，将CuO和In2O3集成到异质结结构中可以协同满足光驱动调制（LDM）的要求，从而为钠盐的有效解离提供了坚实的理论基础（图1）。DFT计算揭示了CuO/In2O3界面沿z轴的平均平面电子密度的变化，表明In2O3促进了电子向CuO的迁移，而空穴仍局限于In2O3层内。CuO/In2O3界面处的三维电荷密度差（图2a）表明界面附近存在明显的电荷再分配。Bader电荷分析量化了从In2O3到CuO的约5.4个电子的转移，从而建立了强内部电场（IEF）。基于此，我们利用Cu/In基金属有机框架（MOFs）作为前驱体，并合成了一种掺氮碳（N-C）包覆的CuO/In2O3异质结作为光催化活性填料。同时基于原位XPS和FTIR等测试证明了光驱动机制的可行性。为了实验验证LDM加速PEO基电解质中离子传输的能力，我们开发了一种新型光伏电池测试装置。使用交流阻抗法测量了PEO/NaTFSI和LDM电解质在开灯和关灯条件下随温度变化的离子电导率。如图3a所示，在30-80°C的整个温度范围内，光催化活性填料的加入显著提高了离子电导率，特别是在光驱动条件下。LDM电解质的离子电导率在光照下为0.1 mS cm−1，在无光照的情况下为40°C时为0.067 mS cm−1。此外，LDM电解质显示出最低的活化能（光照下为0.31eV；图3b）。添加光催化活性填料减少了电解质中的结晶区域，促进了Na盐在光生电场影响下的解离，从而提高了LDM电解质的离子电导率。原位光XRD测试表明，LDM电解质的结晶度受光照可逆影响，这归因于光催化活性填料的作用。AFM图像显示，纳米填料的掺入降低了表面粗糙度，改善了电极接触。KPFM分析表明，LDM电解质的界面电位（29.9 mV）显著低于PEO/NaTFSI（34.3 mV）和LC-PEO/NaTFSI（33.2 mV），表明P-N结有效降低了界面电位和离子迁移活化能。此外，DFT计算证实，CuO表面上的Na⁺扩散势垒（0.15-0.22 eV）低于In2O3表面（1.07-1.72 eV），促进了Na⁺的快速扩散，防止与TFSI复合，增加了可移动Na⁺的数量。为实现高效稳定的光辅助固态钠金属电池（PSSMBs），我们设计了能级匹配的光敏电极，将LDM电解质与耦合光电化学存储正极（PSC）配对。对于NVP正极，采用ITO/TiO2/NVP结构，而NVOPF正极则采用ITO/NVOPF结构。实验表明，光照下ITN||LDM||Na电池的容量提升了约19%，循环稳定性显著提高，超过300次循环，且Na金属阳极表面保持均匀无枝晶。ITNF||LDM||Na电池也表现出类似的改进，容量增加约17.7%，循环稳定性超过250次。这些结果证实了光辅助机制的有效性，并验证了LDM电解质的高离子电导率在实现高性能PSSMB中的关键作用。与使用PEO/NaTFSI电解质组装的PSSMB相比，使用LDM电解质的PSSMB在容量和循环稳定性方面都有显著提高。这些结果强调了基于能级匹配策略设计的PSC和电解质之间良好的界面兼容性。在光辅助机制下，促进了界面处的快速电荷转移，从而显著提高了PSSMB的长期循环稳定性。总结: 作者通过光辅助和光驱动双重调节机制集成构建的柔性PSSMB表现出稳健的动力学、出色的离子电导率和优异的电化学耐久性。通过DFT计算筛选的光催化功能填料在提升电解质性能、降低界面电阻和增强机械性能方面表现出高效的协同效应。通过在光照下建立光生电场，这些填料有效地将离子电导率提高到0.1 mS cm−1，并实现了0.49的钠离子转移数。此外，耦合PSC与能级匹配设计的结合显著提高了LDM电解质和正极之间的反应动力学和界面相容性。由此产生的柔性光辅助固态钠金属电池表现出很高的117 mAh g−1放电容量和出色的循环稳定性，在1 C下循环300次后，容量保持89.1%，储能效率高达96.8%。这些材料设计和电池组装的进展为开发高能效、安全耐用的PSSMB提供了较有前景的途径，为下一代储能提供了新方案。原文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202500348.课题组负责人：陈立锋，国家“四青人才”、中国科学技术大学教授；合肥微尺度物质科学国家研究中心和中国科学院材料力学行为和设计重点实验室双聘研究员，主要从事生物质(天然高分子)基纳米材料的结构设计、宏量制备及其能量存储与转换（新型二次电池、超级电容、柔性储能器件、电/光催化）机制研究，在Science、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.等国际著名期刊上发表学术论文50余篇，总论文他引9000余次，研究工作被国内外同行高度评价；曾获Nano Research Top Papers Award、JSPS Postdoctoral Fellowship、安徽省品学兼优毕业生等奖项；主持了国家自然科学基金委海外优青、面上、联合基金培育项目以及国家重点研发计划子课题，作为骨干成员参与了中国工程院战略研究与咨询项目、国家自然科学基金委重点项目等；参与编写专著2部，受邀担任国际知名学术期刊Nano Research、Chinese Chemical Letters和International Journal of Extreme Manufacturing青年编委；Acta Physico-Chimica Sinica期刊中“碳材料与电化学储能”专刊客座编辑；Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、Coord. Chem. Rev.等国际期刊特邀审稿人；国家自然科学基金项目评审专家；科技部重点研发项目评审专家；国家高层次人才特殊支持计划评审专家；安徽省科技项目评审专家；安徽省正高职称评审专家。课题组主页：
https://faculty.ustc.edu.cn/chenlifeng/zh_CN/index.htm本课题组长期招聘若干名博士后和特任副研究员，欢迎有品学兼优、热爱科研、勤奋努力、勇于创新的博士加入！（1）基本素质：品学兼优、身心健康、科研执行力强、追求高质量研究论文、具有良好的团队合作精神。（2）专业要求：已获或即将获得化学、材料、高分子、物理、能源等相关学科的博士学位，或近期内能顺利完成博士论文答辩，在高分子材料、碳材料、二次电池、集成器件、传感、电/光催化、柔性/弹性器件等相关领域发表高水平研究论文1篇及以上，良好地掌握本领域基础知识和前沿研究方向。（3）年龄要求：博士后博士毕业不超过3年；特任副研究员不超过35岁。（1）无机纳米材料的设计、制备及其应用；
（2）无机/天然高分子组装材料的设计、制备及其应用；
（3）无机-有机纳米组装材料在电化学能量存储与转换(二次电池、能量集成器件、柔性/弹性电子器件)中应用及其反应动力学机理研究；
（3）本课题组还将根据研究贡献、论文发表、基金项目等给予可观的奖励。学校为博士后/特任副研究员办理社会保险（基本养老保险、失业保险、基本医疗保险及医疗救助保险、工伤保险、生育保险）和住房公积金。学校提供校内周转房（两室带全套家具），若在校外租房，学校提供统一标准的租房补贴。鼓励作为负责人申请各类博士后科学基金、国家自然科学基金及省、市各级课题。（1）在站期间支持申请博士后国际联合培养计划，出站后支持推荐到国外（京都大学、南洋理工大学、新加坡国立大学、日本产业技术综合研究所、日本国立物质材料研究所、伍伦贡大学、昆士兰大学、马里兰大学、佐治亚理工学院等）知名高校/科研机构知名团队继续深造。（2）推荐工作成绩突出者申报中国科学技术大学或其他科研机构长聘教职。科研经费和空间充裕，拥有一流的公共科研平台、良好的工作环境。请将详细的个人简历（包括前期主要研究基础，代表论文清单等，附件1）、代表文章（附件2）、未来研究兴趣（以邮件正文）、1-2位推荐人姓名及联系方式（以邮件正文）发送到陈老师的电子邮箱chenlf@ustc.edu.cn ，邮件标题注明：应聘职位+研究方向+本人姓名。声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
