陈立桅/沈炎宾Nano Lett.：基于体界面超离子导体的室温全固态钠电池

全固态钠电池（ASSSB）由于其高安全性和丰富的钠资源分布而成为用于电网规模储能的锂离子电池的有吸引力的替代品，其关键组件之一是钠离子导电固态电解质 (SSE)。

在此，上海交通大学陈立桅教授、中科院苏州纳米所沈炎宾研究员等人在之前报道的新型有机/无机复合SSE（称为体界面超离子导体，BISC，关键特征是极其丰富的界面，离子可以通过这些界面有效迁移）的基础上开发了一种柔性 Na⁺ BISC薄膜。

制备过程如下：首先将聚丙烯腈（PAN）聚合物溶液电纺丝，同时将氧化锆（ZrO₂）陶瓷悬浮液电喷到样品收集器上。然后将得到的PAN:ZrO₂复合材料滚压成薄膜，并浸泡在高氯酸钠（NaClO₄）的无水乙醇溶液中，然后在80 °C下真空干燥过夜得到的BISC膜为PAN/NaClO₄:ZrO₂。

图1. ASSSB的结构和电化学性能

研究表明，该薄膜具有机械柔性，SEM图像显示其具有由填充陶瓷颗粒的纤维网络组成的致密结构和约25 μm的厚度。在25 °C时，Na⁺ BISC薄膜的面离子电导高达260 mS cm^-2，这是文献报道中的最高值之一。

作者使用Na⁺ BISC作为 SSE结合聚合物-塑料晶体基电解质（PPCE）夹层来改善正极中的界面接触和离子传导，以Na_xCo_0.7Mn_0.3O₂( x≈1.0, NaCMO) 作为正极活性材料的ASSSB在室温下表现出低过电位和~180次的长循环寿命。这种方法也可用于制备基于其他金属离子，例如Mg²⁺、Al³⁺和 K⁺的全固态电池。

图2. ASSSB电池首次循环时NaCMO晶体结构的演变

Room-Temperature All-Solid-State Sodium Battery Based on Bulk Interfacial Superionic Conductor, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03605

陈立桅/沈炎宾Nano Lett.：基于体界面超离子导体的室温全固态钠电池

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