在这项工作中，作者提出了混合溶剂化电解质（HSEs）策略，包括强溶剂化和弱溶剂化的混合物，它们可以与Na+协同作用，形成分层的溶剂化结构，并相应地实现溶剂化能力的微调，与传统稀电解质中的强-强溶剂对和LHCE中的强-反溶剂对相比，HSEs具有更大的材料设计空间，可以探索不同比例的强弱溶剂对，弱溶剂化溶剂可以决定氧化还原稳定性和循环极化，而强溶剂化溶剂可以逐渐调节这些性质。研究发现HSEs表现出很强的超混合规则效应，可以在低极化和高氧化还原稳定性之间取得很好的平衡，HSE可以在3.0 mA cm^-2下维持高度可逆的钠金属循环，并且能够匹配高达4.0 V的正极上实现非常稳定的循环性能。本文以“Hybrid solvating electrolytes for practical sodium-metal batteries”为题在国际顶刊Joule上，第一作者为Weiyin Chen，通讯作者为麻省理工学院李巨教授。

图1.混合溶剂化电解液的设计概念。

图2.混合溶剂化电解液的电化学性能。

(A) 使用不同电解液的Na||Cu半电池中钠金属库仑效率（CE）；(B) 使用混合溶剂电解液和预循环Cu的Aurbach方法测量钠金属CE；(C) 在Na||不锈钢（SS）半电池中，不同电解液的氧化稳定性测试结果；(D) 不同温度下不同电解液的离子电导率；(E) 在1.0 mA cm⁻²下不同电解液的循环性能；(F) 在固定面容量为1.0 mAh cm⁻²时，不同电解液的倍率性能；(G) 在3 mA cm⁻²下混合溶剂电解液的循环性能。

图3.混合溶剂化电解液的循环性能。

(A) 使用混合溶剂电解液的NVP正极的循环性能；(B) 使用混合溶剂电解液的NVP正极的循环性能；(C) 使用不同电解液的NVP正极的倍率性能；(D) 和 (E) 使用混合溶剂电解液的NVP正极的循环评估；(F) 使用混合溶剂电解液和软包电池配置的NVP正极的循环性能。

图4. 混合溶剂电解液的微观和光谱表征。

(A–C) 使用不同电解液在200次循环后的Cu电极的SEM图像。(D) 使用不同电解液电沉积钠金属的结构因子。结构因子定义为颗粒面积与周长的比值；(E) 和 (F) 不同电解液的交换电流密度 (E) 和电极电位 (F)。

图5. 混合溶剂电解液的性质。

(A) 和 (B) 不同DMTMSA与THF摩尔比的混合溶剂电解液的23Na和1H核磁共振谱图；(C) 不同DMTMSA与THF摩尔比的混合溶剂电解液的溶剂化结构分析；(D–F) 不同电解液的配位结构及相应的分子快照。插图显示了电解液的代表性溶剂化结构。

在这项工作中，作者通过混合溶剂化策略的提出与验证，为钠金属电池的性能提升提供了创新性解决方案。HSE体系结合了强溶剂和弱溶剂的协同优势，不仅显著提升了电解质的电化学性能，还展现出优异的界面稳定性和安全特性。未来，随着设计策略的不断完善，HSE体系有望在新一代储能技术中得到广泛应用。