低成本钠离子卤化物固体电解质设计取得重要进展 | 进展
中科院物理所 · 科学与科普
HE-E01组 2026-11-04 20:00 北京 钠资源丰富、成本优势突出，钠离子电池在大规模储能等领域具有重要应用潜力。面向更高安全性和性能需求，全固态钠电池受到广泛关注， 其中固态电解质的离子传输能力、界面稳定性及材料成本，是影响电池性能与应用前景的关键因素。 非晶卤化物基固体电解质兼具较好的离子传输、耐氧化和机械形变能力，是全固态钠电池的重要候选材料。 然而，现有钠基卤化物电解质仍面临室温离子电导率不足、部分高离子电导率体系依赖昂贵金属元素等问题。 且非晶结构的设计思路仍不明晰， 如何通过合理选择低成本前驱体、调控局域结构，实现离子传输性能与成本的平衡，是该领域的重要研究课题。 图. 双多面体畸变示意及非晶卤化物固态电解质的结构与离子输运性能 最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组胡勇胜研究员、谢飞副研究员团队 以低成本NaBF₄和ZrCl₆为前驱体，通过一步机械化学法制备了系列非晶卤化物固态电解质xNaBF₄–ZrCl₄。 该思路基于B、Zr阳离子和F、Cl阴离子之间的热力学配位倾向性，在机械化学活化过程中，促使阳离子竞争配位并诱导阴离子重排，使[BF₄]四面体中的部分F进入Zr的配位，同时[ZrCl₆]八面体中的部分Cl进入B的配位，最终形成双重畸变多面体[ZrCl₆₋ₓFₓ]和[BF₄₋ₙClₙ]的非晶网络结构，有效促进了钠离子传输。所制备的固体电解质材料展现出1.01 mS/cm的高室温离子电导率， 基于该电解质材料组装的全固态钠电池可在2.5-4.2 V电压范围内稳定循环400周，并表现出优异的低温容量保持率。 基于阳离子竞争配位诱导阴离子重排，进而产生多面体畸变的有效策略， 为低成本非晶卤化物固体电解质材料的源头设计提供了重要借鉴和指导。 该工作成果以“Dual-Polyhedral Distortion for Low-Cost Amorphous Halide Electrolytes with Improved Ionic Conductivity”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》上，博士生朱泽文为本文第一作者。该工作得到了中国科学院“抢占科技制高点”重大任务（LDES150000），国家自然科学基金（52394170-52394174，22339001），中国科学院国际合作伙伴计划（005GJHZ2023021MI），和第十届中国科协青年人才托举工程等项目的支持。 论文链接 编辑：此心 近期热门文章Top10 ↓ 点击标题即可查看 ↓ 1. 你只是尝一口鲜，它却可能在你体内住上10年！ 2. 真见鬼了？！只用手机和一面镜子，就能看到空气中的“鬼影”？ | 正经玩 3. 千万别小看捋头发这个动作，松手以后可能吓你一跳！ 4. 一只气球，竟能让水流“凝固”在半空？这股水为什么能既“静止”又流动？| 正经玩 5. 和朋友出游分房间差点友尽，“我都行”这个究极难题原来可以这么解？ 6. 手机充电时摸起来“麻麻的”，是漏电了吗？|No. 531 7. 胜率从1%到夺冠，AI到底是怎么站中间算两边的？ 8. 它们表面“冷血”，背地里竟是一群话痨？甚至还没出生就聊起来了？！ 9. 几点吃和吃什么都会影响你的寿命，经常12点之后吃第一餐很危险! 10. 为啥鱼和小鸟憋不住，我们人类却能一直憋到下课？ 点此查看以往全部热门文章 阅读原文 跳转微信打开