摘要：钠 (Na) 超离子导体是一种关键成分，可以彻底改变传统Na离子电池的能量密度和安全性。然而，现有的 Na 超离子导体主要基于单阴离子框架，每种框架都有其固有的优点和缺点。
钠 (Na) 超离子导体是一种关键成分，可以彻底改变传统Na离子电池的能量密度和安全性。然而，现有的 Na 超离子导体主要基于单阴离子框架，每种框架都有其固有的优点和缺点。
宁波东方理工大学孙学良团队报道了一类基于双阴离子框架的新型非晶态钠离子导体（Na2O2–MCly，M=Hf, Zr, Ta）。研究显示，该导体具有高达2.0 mS cm−1的室温离子电导率，以及优异的电化学稳定性窗口和良好的机械性能。
此外，基于氧氯化物的电解质在全固态钠离子电池（ASSNIBs）中展现出卓越的倍率性能和长循环稳定性，特别是在使用Na2O2–HfCl4电解质和Na0.85Mn0.5Ni0.4Fe0.1O2正极的电池中，实现了700个循环后78%的容量保持率。
图1. NMOC固态电解质的结构表征
总之，该工作通过发展一类基于双阴离子的新型钠超离子导体（Na2O2-MCly，NMOC，M=Hf、Zr、Ta；y=4或5）。研究显示，NMOC电解质凭借独特的氧氯化物双阴离子亚晶格，表现出高达2.0 mS/cm的优异离子导电率、良好的机械延展性和较高的抗氧化稳定性。此外，钠离子传导的增强主要得益于氧氯化物框架结构，该结构通过桥接氧和非桥接氧的协同作用优化了离子传输路径，降低了迁移能垒。
另外，得益于界面兼容性，基于NHOC的ASSNIBs表现出卓越的循环稳定性，在室温下0.2C倍率实现了700次循环，并且保持了78%的容量。因此，该工作为下一代固态电解质的发展开辟了新途径，并凸显了采用混合阴离子体系在提升能源存储技术方面的重要意义。
图2. 基于NHOC电解质的全固态钠离子电池性能
A family of dual-anion-based sodium superionic conductors for all-solid-stat sodium-ion batteries， Nature Materials 2024
孙学良，中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大国家首席科学家、国际《Electrochemical Energy Reviews》(IF=32)创刊主编。现任宁波东方理工大学(暂名)讲席教授，物质与能源研究院(暂名)院长。
孙学良教授的研究主要围绕新型材料的开发，以及其在电化学能源储存和转化系统中的应用，覆盖了从基础科学到纳米应用技术、再到新兴的清洁能源工程范畴，研究领域包括固态电池、二次液态电池和燃料电池等，重点从事全固态电池和燃料电池的基础应用研究。
来源：MS杨站长
