近日，中国科学院山西煤炭化学研究所苏方远研究员团队在钠离子电池硬碳负极SEI膜设计方面取得重要进展，研究成果以“Pre-desolvation of Na⁺ by spatial confinement of hard carbon to construct NaPO₂F₂-rich SEI layer for high-rate performances of sodium ion battery”为题，发表于国际期刊《Chemical Engineering Journal》。

硬碳表面缺陷与纳米孔分布不均，易导致电解液浓度不均和副反应，使SEI膜不稳定，制约电池倍率与低温性能。团队通过包覆工艺构建了体相结构一致、表面结构不同的硬碳模型，XRD与拉曼证实体相微晶结构和层间距基本不变，仅表面微孔与官能团改变，从而排除体相差异干扰。

基于该模型，团队揭示了0.5–0.6 nm微孔的空间限域效应：该效应可在Na⁺进入孔道前诱导预脱溶剂化，使溶剂化配位数由4.3降至2.8，并促进PF₆⁻在表面富集，进而引导形成外层富NaPO₂F₂、内层富NaF的双层SEI结构。结合XPS深度溅射表征，团队发现NaPO₂F₂是提升界面动力学的关键组分：其对Na⁺吸附能达-3.466 eV，Na⁺迁移能垒仅0.7 eV，远低于传统组分Na₂CO₃的1.43 eV，可加速界面电荷转移；内层NaF则提供电子绝缘与结构支撑。

在界面动力学表征方面，团队引入EIS-DRT技术与电解液交换实验，将传统EIS中重叠的阻抗信号在时间尺度上解耦，分辨出接触电阻、SEI膜阻抗、去溶剂化阻抗及体相扩散阻抗等过程，明确包覆改性后阻抗降低主要归因于去溶剂化阻抗和SEI-电解液界面阻抗的显著减小，而非单一SEI膜层减薄。

性能方面，包覆改性硬碳在5C高倍率下容量保持率达95%，1C循环1100次后容量保持率仍为96%，-40℃极端低温下可释放78.7%的容量。该空间限域策略在煤基、椰壳基等多种前驱体衍生硬碳中均展现有效性，为硬碳材料表面结构设计与优化提供了新的理论指导。

原文链接：https://doi. org/10.1016/j.cej.2026.183833