由于钠元素与锂元素相似的理化特性和丰富的储量，钠离子电池有望部分取代锂离子电池，在电动摩托车、低速电动汽车和大规模储能领域具有巨大的应用潜力。然而，钠离子电池依然饱受电解液易燃易漏问题的困扰。采用不可燃的固态电解质组装固态钠金属电池认为是解决安全隐患以及实现更高能量密度的可行性方法。
在目前所研究的钠离子固态电解质中，无机固态电解质，如钠超离子导体型(NASICON)固态电解质Na3Zr2Si2PO12，具有较高的离子电导率，高的机械强度，高空气、化学和电化学稳定性，从而得到了广泛研究。然而，其与金属钠负极之间较差的界面接触导致了高的界面阻抗和电流分布的不均匀性，进而使得钠在界面处发生不均匀地沉积和剥离，诱导了钠枝晶向固态电解质内部的生长，最终导致电池的短路，极大限制了固态钠金属电池的发展。
基于上述研究背景，郑州大学唐宾副研究员、周震教授与南开大学团队合作采用一种简单高效的溶液滴涂的方法，在Ca掺杂的Na3.2Ca0.1Zr1.9Si2PO12固态电解质表面构筑SnF2表面修饰层。通过后续的原位反应，SnF2与熔融金属钠在电解质表面反应形成一层富含Na-Sn合金和NaF的界面层。通过电化学测试和理论计算相结合，证明该界面层不仅能够有效提高金属钠与固态电解质的界面接触(界面阻抗从813 Ω cm–2降低至5 Ω cm–2)，而且能够调控钠离子在界面处的传输，从而促进界面处金属钠均匀地沉积与剥离，室温下临界电流密度提高至1.8 mA cm–2，表明经过SnF2界面修饰后的固态电解质能够有效抑制钠枝晶的生长。组装的对称电池在0.3 mA cm–2的电流密度下能够稳定循环1800小时，与Na3V2(PO4)3正极组装的全电池在1 C电流密度下能够稳定循环300圈。该工作为解决无机固态电解质与金属钠之间的界面接触问题提供了一种简便高效的界面修饰方法，可望推动高容量、高安全性固态钠电池的发展。该成果发表于Advanced Functional Materials, 2023, 33, 2306558，第一作者为南开大学材料科学与工程学院博士研究生杨振东，通讯作者为郑州大学化工学院唐宾副研究员与周震教授。该工作得到了国家重点研发计划项目的资助。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306558